2013 

Программа II.10.2. Фундаментальные проблемы взаимодействия лазерного излучения с однородными и структурированными средами (координатор ак. А.М. Шалагин).

Проект II.10.2.5. Исследование организации и функциональных свойств наноструктурированных сред оптическими методами (руководитель проф. В.К. Малиновский).

Исследование самоорганизующихся на нанометровом масштабе веществ методом комбинационного рассеяния света и генерации второй гармоники (Отв.исп. – д.ф.м.-н. Суровцев Н.В.)

Методом КРС впервые показано, что структура стеклующейся жидкости о-толуидина изменяется в трех характерных точках: при Т_А (температура перехода от термоактивационного к неаррениусовскому поведению), при Т_С (температура перехода в рамках теории связанных мод, где предполагается формирование локального окружения на нанометровой шкале масштабов) и температуре стеклования Т_g. Результат интерпретирован как следствие образования нанометровых неоднородностей в стеклующейся жидкости. Описание структурирования стеклующихся жидкостей в маловязком состоянии важно для описания  процесса стеклования и предсказания стеклообразующей способности материалов.

Программа междисциплинарных интеграционных проектов СО РАН

Проект 108. “Нетрадиционные способы введения лекарственных веществ в организм и физические методы модифицирования их свойств.” (Координатор ак. В.В. Болдырев).

Блок ИАиЭ СО РАН. (Отв.исп. – д.ф.-м.н. Н.В. Суровцев)

Впервые методом КРС были изучены вопросы: различаются ли структурные единицы растворы глицина, полученные при  растворении кристаллических фаз альфа- и гамма-глицина и изменяются ли спектры КРС в зависимости от времени после приготовления раствора. Получено, что характеристики растворов альфа- и гамма-глицина (концентрация мономеров и димеров) являются идентичными, и после полного растворения глицина не изменяются со временем на масштабах часов и дней.

Программа междисциплинарных интеграционных проектов СО РАН

Проект 31. Экспериментальное моделирование минералообразующих процессов с участием углерода в литосферной мантии. (Координатор д.г.-м.н. Ю.Н. Пальянов).

Блок ИАиЭ СО РАН. (Отв.исп. – д.ф.-м.н. Н.В. Суровцев)

Проведено исследование спектров комбинационного рассеяния света в графитоподобных образцах, образующихся при высоких Р,Т параметрах, моделирующих минералообразующие процессы с участием углерода в литосферной мантии. В измеренных спектрах комбинационного рассеяния света (КРС) наблюдаются моды D, G, D’, G’. По измеренным спектрам определено отношение DиG мод (R= I_D/I_G). Полученные данные использованы для оценки размера кристаллитов в исследованных образцах.

Программа партнерских интеграционных проектов СО РАН

Проект 18. Стеклообразование и кристаллизация во фторидных и оксифторидных системах, формирование функциональных свойств  кристаллов и стекол на их основе (Координатор д.ф.-м.н. Н.В. Суровцев).

Впервые детально изучено низкочастотное КРС в парадигмальном фторидном стекле ZBLAN. Установлено, что свойства быстрой релаксации можно описать как моделью  двухямных потенциаловс экспоненциальным распределением высот барьеров, так   и моделью, учитывающей ангармонизм колебаний. Нами показано, что оценка индекса фрагильности для стекла ZBLAN по данным вязкости расходится с оценкой из измерения теплоемкости вблизи температуры стеклования («термодинамический» индекс фрагильности). Предложена гипотеза, согласно которой «термодинамический» индекс фрагильности отвечает за упругие свойства материала на нанометром масштабе (бозонный пик), а «вязкостный» индекс фрагильности отвечает за свойства быстрой релаксации.

Программа Президиума РАН:Вещество при высоких плотностях энергиии (координаторы: ак. В.Е. Фортов, ак. С.М. Стишов).

Секция: Вещество в условиях высокого статического сжатия (координатор ак. С.М. Стишов).

Проект: Влияние состава среды кристаллизации на процессы роста и свойства кристаллов алмаза (координаторы: ак. Н.В. Соболев, д.г.-м.н. Ю.Н. Пальянов).

Блок ИАиЭ СО РАН. (Отв.исп. – проф. В.К. Малиновский)

Проведено детальное исследование формы линии комбинационного рассеяния света в алмазе как функции температуры. Чтобы правильно описать эту температурную зависимость необходимо учесть поправки четвертой степени к эффективному потенциалу колебания,. Показано, что учет этой поправки в виде распада оптического фонона на три акустических с равной частотой позволяет описать температурную зависимость ширины линии КРС алмаза в диапазоне до 1000 К (см. рисунок).

Температурная зависимость однородной ширины КР-линии (символы), красная линия – уширение за счет трехфононного взаимодействия, а зеленая линия – описание теоретическим выражением, соответствующим четырехфононному взаимодействию.

Программа фундаментальных исследований Президиума РАН № 8: Разработка методов получения химических веществ и создание новых материалов (координатор: ак. В.А. Тартаковский).

Проект: Исследование новых фторидных и оксифторидных кристаллов и стекол (координатор: д.ф.-м.н. Н.В. Суровцев).

Синтезирована серия барий-ниобатных оксифторидных стекол: 20MnNbOF₅-xBaF₂-(100-x)BiF₂. На оксифторидных стеклах проведены измерения теплоемкости методом дифференциальной сканирующей калориметрии, определены температуры стеклования и кристаллизации. Рассчитан параметр стабильности стекол. Анализ позиции максимума бозонного пика (см. рисунок) показал, что с ростом концентрации фторида бария уменьшается характерный размер нанометровых неоднородностей.

Программа фундаментальных исследований Отделения физических наук РАН II.5:Физика новых материалов и структур (координатор: чл.-корр. В.В. Кведер).

Проект II.5.3: Синтез и исследование микро- и нанокристаллической сегнетоэлектрической керамики на основе титаната бария (координатор: проф. В.К. Малиновский).

Исследованы спектры низкочастотного комбинационного рассеяния света (КРС) в монокристалле титаната бария при температурах от комнатной до 800 К. Показано, что в этих спектрах наблюдается центральный пик, ширина которого демонстрирует так называемое «критическое замедление» вблизи температуры сегнетоэлектрического перехода. Спектральная форма центрального пика при этом хорошо описывается приближением одного времени релаксации.

Программа междисциплинарных интеграционных проектов СО РАН. Проект 128. «Системы с отрицательным коэффициентом преломления и оптическим резонансным туннелированием для сверхбыстрого управления ТГц и ИК излучением» (Координатор д.ф.-м.н. В.Я. Принц, отв.исп. ИАиЭ – д.ф.-м.н. Н.В. Суровцев).

Изучен плазмонный резонанс в новых метаматериалах на основе золотых наноструктур по положению поверхостного плазмона в спектре поглощения. Показано, что метаматериалы, синтезированные и ИФП СО РАН, обладают высокой степенью анизотропии поглощения для пика плазмонного резонанса, что определяется анизотропией структуры материала. При исследовании низкочастотных спектров комбинационного рассеяния света пленки наночастиц серебра было показано, что распределение интенсивности спектра отражает распределение кластеров по размерам.

Программа междисциплинарных интеграционных проектов СО РАН. Проект 108. “Нетрадиционные способы введения лекарственных веществ в организм и физические методы модифицирования их свойств” (Координатор ак. В.В. Болдырев, отв.исп. ИАиЭ – д.ф.-м.н. Н.В. Суровцев).

Изменения в колебательных спектрах лекарственных средств в порошковом (нифедипин, сальбутамол) и растворенном состоянии (глицерин) в зависимости от способа обработки, температуры и процессов кристаллизации были изучены методом комбинационного рассеяния света. Из анализа спектров рассеяния света водного раствора глицина была получена оценка числа молекул воды (около 20), которые испытывают воздействие молекулы глицина. Это воздействие на молекулы воды приводит к изменению их динамического отклика (время реориентации увеличивается в 5-6 раз). При этом частоты валентных связей изменяются незначительно (эффективное гидратационное число составляет 2), что соответствует слабому искажению сетки водородных связей.

Программа междисциплинарных интеграционных проектов СО РАН. Проект 31. «Экспериментальное моделирование минералообразующих процессов с участием углерода в литосферной мантии» (Координатор д.г.-м.н. Ю.Н. Пальянов. отв.исп. ИАиЭ – д.ф.-м.н. Н.В. Суровцев).

Для характеризации углеродсодержащих и алмазоподобных образцов, образующихся при высоких Р,Т параметрах при экспериментальном моделировании минералообразующих процессов с участием углерода, была использована методика комбинационного рассеяния света. По отношению интенсивностей D и G мод был оценен размер кристаллитов в исследуемых образцах. Сделан вывод о том, что в образцах углеродной сажи с более высокой концентрацией воды увеличивается доля sp₂ гибридизации.

Программа партнерских интеграционных проектов СО РАН. Проект 18. «Стеклообразование и кристаллизация во фторидных и оксифторидных системах, формирование функциональных свойств кристаллов и стекол на их основе» (Координатор: д.ф.-м.н. Н.В. Суровцев).

Исследованы свойства нескольких серий новых фторидных и оксифторидных стекол методами спектроскопии комбинационного рассеянного света (КРС), рассеяния Мандельштама-Бриллюэна и дифференциальной сканирующей калориметрии. Определены основные стеклообразующие полиэдры и их вклад в интенсивность бозонного пика. Показано, что вклад быстрой релаксации коррелирует с термической устойчивостью стекла – чем ниже этот вклад, тем выше устойчивость стекла. В то же время анализ упругих свойств новых фторидных стекол показал, коэффициент Пуассона предсказывает более низкое значение индекса фрагильности, чем ожидаемое для фторидных стекол. На примере известного фторидного стекла ZBLAN удалось показать, что основные спектральные характеристики многокомпонентных фторидных стекол аналогичны характеристикам однокомпонентных стекол различной природы. Отличие многокомпонентных фторидных стекол проявилось в сравнении интенсивности быстрой релаксации, бозонного пика и коэффициента Пуассона с индексом фрагильности. Предложена интерпретация полученных результатов на базе неэквивалентности термодинамического и кинетического индексов фрагильности.