Физика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика
Population kinetics of localized states in nanocomposite materials under exposure to radiation
Статья научная
We simulated the population of localized states in nanocomposite materials using Rouse-Fowler model. The following radiation effects were considered: prolonged irradiation (over 3 s) with the low absorbed dose rate (0,002 W/kg) and pulsed irradiation (100 ns) with the high absorbed dose rate (over 105 W/kg) of ionizing radiation. We investigated the role of localized states in electrical conductive properties of nanocomposite materials on the example of nanocomposite materials with hole conductivity (polymathimethacrilate (PMMA) + CdS) and electron conductivity (α-Al2O3+SrO), as well as in pure PMMA and α-Al2O3. Our results indicate that the small traps influence the speed of relaxation to the equilibrium radiation induced electrical conductivity, while the deep traps, the depth of which is much greater than kT, have an impact on the sensitivity to an absorbed dose of ionizing radiation. Moreover, pure PMMA and nanocomposite materials based on it are unsuitable for dosimetry due to a large share of the small traps in the spectrum of intrinsic localized states. On the contrary, aluminum oxide is an almost perfect material for the accumulation of the information about the ionizing radiation, since its spectrum of localized states includes only deep traps. On the whole, the most interesting materials from the dosimetry viewpoint are nanocomposites based on aluminum oxide, where the concentration of impurity centers does not exceed the concentration of intrinsic states, and the nanoparticle radius is no more than 2 nm in case of small share of the small traps in impurity spectrum.
Бесплатно
Structural and elastic properties of Fe-Ge alloys: ab initio studies
Статья научная
In this paper, with the help of the density functional theory, the structural and elastic properties of A2, B2, D03, and L12 phases of Fe100-xGex alloys (12,5 ≤ x ≤ 28,125 at. %) have been studied. The electronic and full ionic relaxations were used for the investigation of crystal structures. The concentration dependencies of the atomic volumes, structural phase transition temperatures, tetragonal and rhombohedral shear moduli have been calculated. We show that the atomic volume curves correlate with the sequence of phase transitions observed experimentally: A2→B2→D03 (x ≤ 22 at. % of Ge content). The structural phase transition temperatures increase with the Ge concentration. The calculated tetragonal moduli for the D03, A2, and L12 structures decrease with the increasing of the Ge content, what agrees with the experimental results. The dependence of rhombohedral shear moduli as a function of Ge concentration does not change significantly with increasing Ge atoms. The C44 is increased for the D03 phase, while for A2, B2, and L12, it decreases.
Бесплатно
Structure and electronic properties of fluorographene and fluorographite crystals
Статья научная
The paper presents the study of the structure and electronic properties of two-dimensional and three-dimensional crystals composed of monolayers of graphene polymorphs L6, L4-8, L3-12, L4-6-12, L5-7 functionalized by fluorine atoms with various types of attachment of fluorine atoms. It reveals that the interlayer distances in the studied crystals vary within a wide range from 4,73 to 5,96 Å and volumetric densities vary from 2,43 to 3,98 g/cm3. The value of the band gap in three-dimensional fluorographite crystals is on average 0,4 eV less than the band gap in the corresponding two-dimensional fluorographenes. The studied three-dimensional structures demonstrated a pattern: with an increase in the interlayer distance, the energy of the interlayer interaction decreases, and the volumetric density increases. The band gap of the fluorographenes and fluorographites decreases with an increase of sublimation energy. The paper establishes a correlation between the degree of C-C bond length variation of and the presence or absence of repulsive flagpole forces between the attached fluorine atoms. It proves that during functionalization, the values of the average C-C bond length increase for monolayers L6, L4-8, L3-12, L4-6-12 and L5-7. The values of the average lengths of C-C bonds practically do not change during the formation of fluorographite from fluorographene. The variation of C-C bond lengths in fluorographites is minimal for F-L6T1 and equal to 0,2 %, while the maximum is observed for F-L4-6-12T1, which is 10,7 %.
Бесплатно
Анализ растворения углерода в титане при электронно-пучковой обработке
Статья научная
Методами сканирующей электронной микроскопии выполнен анализ структурно-фазового состояния поверхности титанового сплава ВТ6, подвергнутого электровзрывному легированию углеграфитовыми волокнами и последующей электронно-пучковой обработке. Рассмотрен процесс растворения углеграфитовых волокон на каждом этапе обработки. Проведено сравнение с результатами теоретических модельных представлений.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты по структуре расплавов NaPO3 - NaF, полученные молекулярно-статистическим расчетом на основе метода Монте-Карло. Показана близость результатов двух моделей, основанных на полуэмпирическом и неэмпирическом квантовохимических методах. Проведено сопоставление экспериментальных и расчетных данных.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе впервые представлены результаты исследования диэлектрических свойств сегнетоэлектрических жидких кристаллов (СЖК) допированных хиральными одностеночными углеродными нанотрубками (ОУНТ). Показано что введение в образец даже малого количества нанотрубок (0,01 вес. %) приводит к существенному снижению величины как действительной, так и мнимой части диэлектрической проницаемости. Данный эффект может быть объяснен захватом делокализованными π электронами примесных ионов и вызванное этим эффектом уменьшение как индуцированной поляризации ЖК, так и электропроводности.
Бесплатно
Атомная и электронная структуры хиральных золотых нанотрубок
Статья научная
Приводятся результаты исследования атомной и электронной структуры золотых нанотрубок, не обладающих зеркальной симметрией. Построены элементарные ячейки нанотрубок (4, 3) и (5, 3) и проведено моделирование их свойств в рамках теории функционала электронной плотности с использованием периодических граничных условий. Установлено различное поведение двух типов межатомных расстояний при «скручивании» треугольной решетки каркаса нанотрубок, связи в одном из которых оказались заметно короче, чем в нанотрубках с зеркальной симметрией. Особенности электронной структуры и парциальных плотностей электронных состояний в целом оказались схожими у нанотрубок, обладающих зеркальной симметрией, и у тех, которые ее лишены.
Бесплатно
Ближний порядок в сплавах Fe-Cr: моделирование методом решеточного Монте-Карло
Статья научная
Проведено исследование ближнего порядка в сплавах Fe-Cr методом Монте-Карло. Моделирование проводилось в рамках алгоритма Метрополиса в программном пакете LAMMPS. Анализ данных моделирования осуществлялся с помощью программного обеспечения для визуализации и анализа данных Ovito. Модель сплава предполагает, что структура решетки фиксирована и что взаимодействия существуют между первыми соседями и вторыми соседями. Установлено взаимодействие Fe-Cr с применением потенциала межатомного взаимодействия Abell-Brenner-Tersoff (ABOP). Были изучены различные концентрации примесей внедрения хрома в железе, а именно 5-50 ат. %. Рассчитана энергия смешения системы Fe-Cr при различных концентрациях примесей внедрения. Расчеты показали, что выбранный потенциал взаимодействия верно воспроизводит изменения знака энергии смешения как функции концентрации Cr. При применении в кинетическом моделировании по методу Монте-Карло потенциал правильно предсказывает разложение первоначально случайных сплавов Fe-Cr в зависимости от концентрации Cr. Определен параметр ближнего порядка Каули, который используется для количественной оценки степени упорядочения. В соответствии с экспериментами наблюдается сильная тенденция упорядочения в распределении Cr при низких концентрациях, что проявляется в отрицательных значениях параметров ближнего порядка.
Бесплатно
Вариации числа радиоимпульсов грозовых разрядов по наблюдениям в Якутске
Статья научная
По данным часового счета атмосфериков, регистрируемых непрерывно в окрестностях Якутска с 2001 по 2015 г., с учетом вклада распространения, установлено, что отношение между количеством атмосфериков в минимуме и максимуме солнечной активности составляет около 159 % (лето). В Северной Азии вариация грозовых разрядов находится в фазе с вариацией галактических космических лучей и противофазна солнечной активности.
Бесплатно
Вейвлет-анализ низкочастотных флуктуаций электропроводности металлических плёнок
Статья научная
Исследованы вейвлет-спектры низкочастотных флуктуации проводимости металлических плёнок Ag, Cu, Co, Bi, Al, Cr, Fe, Ni и SmCo6. Вейвлет-анализ выявил особенности спектра, индивидуальные для каждого металла.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано влияние примесных ионов на пространственно-временное распределение локального электрического поля в планарной жидкокристаллической (ЖК) ячейке с блокирующими электродами. Проведено численное моделирование динамики переключения директора нематического жидкого кристалла (НЖК) с использованием системы уравнений Пуассона–Нернста–Планка и нелинейного уравнения Эриксена–Лесли при управляющем электрическом напряжении, превышающем напряжение перехода Фредерикса. Предложен метод учета влияния эффективной диэлектрической проницаемости, связанной с переориентацией директора НЖК на динамику электродиффузии примесных ионов. Спектральный анализ локального электрического поля выявил наличие высших гармоник, обусловленных пространственной неоднородностью распределения ионных примесей. Показано, что наличие данных гармоник в спектральном составе локального электрического поля приводит к нелинейности динамики переключения директора НЖК.
Бесплатно
Статья научная
Получены асимптотические формулы для уширения кривой поглощения классического циклотронного резонанса (ЦР) в условиях резонансного рассеяния электронов на атомах примеси. Расчеты проведены с учетом распределения Максвелла. Оценки показывают, что возможный резонансный уровень (~0,06 мэВ) в квазидвумерных полупроводниках на порядок и два меньше чем в объемных (порядка мэВ). Это указывает на то, что область преобладания резонансного рассеяния в квазидвумерных полупроводниках менее 1 K. Зафиксировано температурное «плато» 5 ÷ 12 K в 2D спектре поглощения, соответствующее «области непрозрачности». Обсуждаются пределы применимости полученных результатов.
Бесплатно
Влияние внешнего воздействия на развитие возмущений в орегонаторе с диффузией
Статья научная
Представлена модель Филда-Нойеса-Кёроса реакции Белоусова-Жаботинского, называемая орегонатором, с учетом диффузии компонентов и внешнего воздействия. Найдены стационарные решения системы. Представлены результаты вычислительных экспериментов по неустойчивости системы с учетом диффузии и внешнего воздействия, выделены два типа неустойчивых режимов.
Бесплатно
Влияние гибридизации эффективного парного потенциала на расчетные свойства жидкого железа
Статья научная
С помощью метода гибридизации эффективного парного потенциала Д.К. Белащенко построен ряд парных потенциалов для жидкого железа при температуре 1923 К. В работе показана зависимость термодинамических и структурных параметров модели от используемого эффективного потенциала из этого ряда. На основании полученных данных предложен критерий выбора наиболее оптимального парного потенциала, получаемого при гибридизации.
Бесплатно
Влияние магнитного поля на процессы нелинейного спин-апа и спин-дауна в цилиндре конечных размеров
Статья научная
Исследовано влияние магнитного поля на процессы нелинейного спин-апа и спин-дауна в проводящей жидкости. Обсуждены механизмы ускорения и торможения частиц жидкости в присутствии поля. Показано, что в пределе больших полей асимметрия между этими процессами исчезает, как это имеет место в линейном случае.
Бесплатно
Статья научная
Методом ИК-спектроскопии проведен количественный анализ фазового состава пленок частично кристаллического ПВДФ. Показано, что одноосное механическое удлинение пленок увеличивает содержание аморфной фазы в полимерном веществе. В процессе последующей химической карбонизации доля аморфной составляющей в растянутых пленках уменьшается. Измерения, проведенные спустя месяц после карбонизации, также демонстрируют убыль содержания аморфной фазы при хранении пленок. В области поглощения двойных углерод-углеродных связей форма ИК-спектров при хранении изменяется, а площадь остается практически постоянной.
Бесплатно
Влияние одноосного растяжения на фазовые превращения пленок из поливинилиденфторида
Статья научная
Рассмотрены изменения рентгеновских дифракционных и ИК-спектров пленок поливинилиденфторида при одноосном механическом удлинении. Показано, что при одноосном растяжении ПВДФ происходит аморфизация образца, уменьшение содержания а- и увеличение Я-фазы, при этом площадь СН полосы может выполнять роль нормировочного параметра при количественном анализе ИК-спектров образцов, отличающихся по площади исследуемой поверхности
Бесплатно
Влияние примесей на растворение водорода в ОЦК-железе
Статья научная
С помощью расчетов из первых принципов на основе теории функционала плотности рассмотрено влияние малых примесей замещения (Pd, Ti, Cr, Mn, V) на энергию растворения водорода в ОЦК-решетке железа. Исследованы объемные эффекты при введении примесей в металл. Выяснено, что наибольшее влияние на энергию растворения водорода оказывают примесные атомы Pd, Ti и Cr, что объясняет захват водорода этими примесями.
Бесплатно
Влияние скорости охлаждения на структуру низкоуглеродистой трубной стали
Краткое сообщение
Дилатометрическим методом построена термокинетическая диаграмма распада переохлаждённого аустенита стали 05Г2МФБ и проанализировано влияние скорости охлаждения на её структуру. Полученные данные свидетельствуют, что в малоуглеродистой стали при формировании структуры в процессе непрерывного охлаждения существенную роль играют процессы перераспределения углерода между аустенитом и образующимися фазами.
Бесплатно
Влияние структурных дефектов на электропроводность углеродных материалов
Статья научная
Учет вклада рассеяния носителей заряда на ионах примесей в расчете температурной зависимости удельного электросопротивления позволяет более адекватно моделировать процессы электрической проводимости в графитоподобных углеродных материалах.
Бесплатно
