Лаборатория фазовых превращений

О лаборатории фазовых превращений нам согласился рассказать Дмитрий Альбертович Захарьевич, доцент кафедры физики конденсированного состояния.

Корреспондент: Дмитрий Альбертович, а каковы направления деятельности сотрудников и студентов вашей лаборатории?

Д.А.: В научной деятельности сотрудников и студентов лаборатории можно выделить три основных направления - явления ионного транспорта в твердых телах, образование и стабильность пирохлорных фаз в сложных оксидных системах, исследование микро- и наноситем.

  Захарьевич Д.А.
 Дмитрий Альбертович в лаборатории.

Еще в конце 70-х В.А. Бурмистровым были выполнены приоритетные (одновременно с американскими исследователями) экспериментальные исследования нового на тот момент явления - протонной проводимости в гидрате пентаоксида сурьмы (полисурьмяной кислоте, ПСК). До сих пор исследования, проведенные в лаборатории В.А. Бурмистровым и его учениками, признаются одними из самых качественных в этой области, а результаты исследования протонной проводимости полисурьмяной кислоты служат образцом. Интерес к таким материалам вызван прежде всего перспективами их использования в качестве твердых электролитов в топливных элементах - основе водородной энергетики.

К.: Можно ли привести пример практического применения соединений со структурой пирохлора?

Д.А.: Соединения со структурой пирохлора привлекают внимание исследователей благодаря уникальным магнитным, электрическим, ионопроводящим свойствам. Высокая устойчивость пирохлорных оксидов к точечным дефектам вызвала интерес к таким материалам как к структурам для иммобилизации радиоактивных изотопов.

Фазовая диаграмма

В таких материалах энергия, выделяющаяся при радиоактивном распаде, расходуется на образование точечных дефектов, которые легко адаптируются в структуре, так что даже при относительно высоких концентрациях таких дефектов не происходит значительных изменений механических свойств. Таким образом, становится возможным хранение радиоактивных изотопов непосредственно в структуре твердого тела без опасности механического разрушения и выхода радиоактивных компонентов в окружающую среду.

К.: В последнее время бурно развивается физика наноматериалов. Ведутся ли в лаборатории работы в этом направлении?

Д.А.: Что касается исследования микро- и наносистем, необходимо отметить, что в лаборатории всегда проводились работы, связанные с изучением свойств материалов, состоящих из частиц нанометровых размеров. В настоящее время эти исследования вышли на новый уровень, что связано с растущим применением уникальных свойств наноматериалов как таковых. Так одной из проблем, тормозящих широкое использование низкотемпературных топливных элементов, является дороговизна катализатора, в качестве которого служит мелкодисперсная платина. Последние исследования в этой области указывают на хорошие каталитические свойства наночастиц других, менее дорогих, металлов. В нашей лаборатории ведутся исследования методов получения наночастиц, а также способов контроля процесса синтеза.

К.: Каковы направления учебной деятельности вашей лаборатории?

Д.А.: Лаборатория является базовой для специализации "Физические и физико-химические методы криминалистической экспертизы". Проводятся лабораторные занятия для студентов, обучающихся по этой специализации.

Лаборатория оборудована приборами для термического анализа, спектроскопии в видимом и УФ-диапазонах, приборами для диэлектрических измерений, оптическим микроскопом. Кроме того, разработаны и продолжают разрабатываться собственные экспериментальные установки для измерений электрических, магнитных и других свойств материалов в широких диапазонах внешних условий.

К.: Дмитрий Альбертович, а каковы, например, возможности эксперта-криминалиста?

Д.А.: В 2005 году произошла кража лошадей с одного из заводов в штате Вирджиния, США. После недолгих поисков лошади были обнаружены на ферме в штате Юта. Вскоре состоялся суд над похитителями. Было представлено несколько доказательств идентичности лошадей с фермы и тех, которые были похищены. Однако всякие сомнения были уничтожены тем доказательством, которое предоставил Джеймс Эрлинген из Университета Юты. Он провел анализ изотопного состава волос с гривы лошадей методом ICP-MS (масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой). Дело в том, что в зависимости от расстояния от океана дождевая вода содержит различные количества легких и тяжелых изотопов кислорода и водорода, а именно 1H-2H и 16O-18O (облака движутся со стороны океана, поэтому на побережье выпадает вода обогащенная тяжелыми изотопами). Соответственно в организмах животных (в том числе в волосах) обитающих на различных расстояниях от океана содержатся различные количества этих изотопов. Изучая изотопный состав волоса вдоль его длины, Эрлинген обнаружил его резкое изменение. Зная среднюю скорость роста волос, он затем смог рассчитать дату, когда это изменение произошло - она совпала со временем похищения

К.: Где трудоустраиваются ваши выпускники?

Д.А.: Выпускники лаборатории после университета находят себя в самых разных областях деятельности. Помимо работающих по специальности (ВНИИТФ г. Снежинск, заводские лаборатории), многие работают в других отраслях (компании мобильной связи, банки и др.), некоторые занимаются собственным бизнесом. Несколько выпускников работают в органах внутренних дел, в том числе в качестве экспертов-криминалистов.

Работы, выполненные за последнее время в лаборатории фазовых превращений:

1. Бурмистров В.А., Захарьевич Д.А., Клещев Д.Г. Протонная проводимость антимонатов аммония NH4HSb2O6 · nH2O (0 n 1). // ЖНХ. 2002. Т.47. №12. С.1864-1866.

2. Бурмистров В.А., Захарьевич Д.А. Основные закономерности образования фаз со структурой дефектного пирохлора при получении керамики в системе WO3 ?-Sb2O3 ?-К2CO3. // В сб. Физико-химические проблемы создания новых конструкционных керамических материалов: сырье, синтез, свойства. Материалы Всероссийской конференции. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2002. С.200-205

3. Бурмистров В.А., Захарьевич Д.А. Образование ионопроводящих фаз вольфрамат-антимонатов калия со структурой дефектного пирохлора. // Неорган. материалы. 2003. Т.39. №1. С.68-71.

4. Burmistrov V.A., Zakharyevich D.A.. Electric and magnetic relaxation in proton conductors based on crystalline polyantimonic acid. // The XXI International conference on relaxation phenomena in solids: Abstracts. - Voronezh, Voronezh State University, 2004. P.189.

5. Захарьевич Д.А., Бурмистров В.А., Полевой Б.Г. О механизме протонной проводимости в кристаллической полисурьмяной кислоте и ее производных. // Тез. докл. XIII Российской конференции по физической химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов. Екатеринбург. 2004. Т.1. С.87-88.

6. Zakharyevich D.A., Artemyev A., Burmistrov V.A. Order and disorder in K-W-Sb-O system. // Abs. 2004 MRS Fall Meeting. Boston. 2004. P.503.

7. Zakharyevich D. A., Burmistrov V. A., Popov A. E. Effect of doping on the ageing of polyantimonic acid. // Abs. Sommerschule "Ageing and the Glass Transition". Luxembourg. 2005. P.58.

8. Бурмистров В.А., Захарьевич Д.А. Получение низкотемпературного керамического протонного проводника на основе антимонат-вольфрамат калия. // "Топливные элементы и энергоустановки на их основе": Тез. докл. III Всероссийского семинара с международным участием. - Екатеринбург:Изд-во УрГУ,2006. С.89.

9. Захарьевич Д.А., Бурмистров В.А. Строение и превращения при нагревании полисурьмяной кислоты, модифицированной фосфором. // ЖНХ. 2006. Т.51. №10. С.1626-1629.

Профиль с20 профнастил с20.