Основные достижения 2015 г.

Исследование свойств новой двумерной пленки состава Nb3SiTe6

МФТИ; НИТУ «МИСиС»; Институт биохимической физики РАН, Институт Физики им. Л.В. Киренского, Россия, Tulane University, США.

 1_2015.jpg

Рис. 1 а) снимок образца пленки Nb3SiTe6, б) изображение выбранного участка в атомно-силовом микроскопе; 2L, 5L и 6L – число слоев; вставка показывает высоту би-слоя (~ 1.4nm).

Проведено исследование свойств новой двумерной пленки состава Nb3SiTe6.Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Nature Physics [1].

Экспериментально и теоретически получено, что при уменьшении толщины пленки в ней появляется эффект слабой антилокализации в магнитосопротивлении, что позволило сделать заключение о подавлении электрон-фононного взаимодействия, вызванного модификацией фононного спектра при переходе от трехмерной к двумерной системе.

1. Nature Physics J. Hu, X. Liu, C. L. Yue, J. Y. Liu, H. W. Zhu, J. B. He, J. Wei, Z. Q. Mao, L. Yu. Antipina, Z. I. Popov, P. B. Sorokin, T. J. Liu, P. W. Adams, S. M. A. Radmanesh, L. Spinu, H. Ji & D. Natelson. Enhanced electron coherence in atomically thin Nb3SiTe6 // Nature Physics. -2015.–V.11.– P.471 – 476. [doi:10.1038/nphys3321].

Со-замещение химической группы и регулирование фотолюминесценции в люминофоре Ca2(Al1-xMgx)(Al1-xSi1+x)O7:Eu2+

University of Science and Technology Beijing; Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing, Китай, Институт физики им. Л.В. Киренского; Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Россия, Northwestern University, Evanston, Illinois 60208-3113, США

2_2015.jpg

Предложен новый способ поиска новых люминесцентных материалов, использующихся в твердотельных излучателях, экранах, сенсорах, биомаркерах под названием «Стратегия замещения химической группы». Он заключается в замещении структурных блоков, у которых суммарные заряды одинаковы, но компоненты в блоках не обязательно изовалентены. В работе [1], опубликованной в высокорейтинговом журнале (импакт фактор=12,11) дано детальное обсуждение кристаллической структуры и люминесцентных свойств одного из таких соединений Ca2(Al1-xMgx)(Al1-xSi1+x)O7:Eu2+. Предложен механизм, управляющий длиной волны излучения, который надежно подтвержден первопринципными вычислениями и анализом кристаллического поля.

1. Zhiguo Xia, C.-G. Ma, Maxim Molokeev, Quanlin Liu, Karl Rickert, Kenneth Poeppelmeier. Chemical Unit Cosubstitution and Tuning of Photoluminescence in the Ca2(Al1-xMgx)(Al1-xSi1+x)O7:Eu2+ Phosphor. JACS 137(39) (2015) pp.12494-12497.

Влияние электромагнитного излучения на магнитотранспортные свойства структур Fe/SiO2/Si на постоянном токе

Получен в рамках Базового проекта II.9.1.1.

3_2015.jpg

В устройстве выполненном на основе структуры Fe/SiO2/p-Si было обнаружено гигантское изменение фотопроводимости при приложении магнитного поля.

Проводимость может изменяться более чем в 25 раз в магнитном поле величиной в 1 Т. Основной механизм влияния магнитного поля на проводимость сводится к действию сил Лоренца, которые изменяют траектории фотогенерированных носителей заряда, тем самым изменяя скорость их рекомбинации.

N.V. Volkov, at el. // JMMM V. 383, pp. 69–72 (2015).

N.V. Volkov at el. // Journal of Surface Investigation X-ray Synchrotron and Neutron Techniques V. 9(5), pp. 984-994 (2015).

Влияние зарядовых флуктуаций на условия реализации бесщелевой сверхпроводящей фазы с d+id типом симметрии в слоистых материалах с треугольной решеткой

4a_2015.jpg

Нодальные точки сверхпроводящего параметра порядка и контур Ферми без учета межузельных корреляций при различных концентрациях.

4b_2015.jpg

Нодальные точки и контур Ферми при учете межузельных корреляций.

Методом диаграммной техники для операторов Хаббарда для ансамбля сильно коррелированных фермионов на треугольной решетке показано, что формирование бесщелевой сверхпроводящей фазы может происходить только при учете межузельного кулоновского взаимодействия.

Бесщелевая сверхпроводящая фаза представляет интерес при изучении возможности наблюдения майорановских фермионов в спин-синглетных сверхпроводниках с нодальным спектром.

В.В. Вальков и др. Письма в ЖЭТФ 102, 399-404 (2015)

Магнитные и нейтронографические исследования угловых магнитных фаз в системе Pr1-xYxFe3(BO3)4

Получен в рамках базового проекта II.9.1.2

5_2015.jpg

Зависимость угла отклонения магнитных моментов Fe от базисной плоскости в Pr1-хYxFe3(BO3)4

С помощью упругого рассеяния нейтронов и магнитных исследований изучена магнитная структура смешанных кристаллов семейства Pr1-xYxFe3(BO3)4 с диамагнитно разбавленной подсистемой празеодима. В этом семействе кристаллов магнитная структура YFe3(BO3)4 определяется только подсистемой железа, которая характеризуется магнитной анизотропией типа "легкая плоскость" (ЛП). Для описания магнитных характеристик в кристаллах системы Pr1-xYxFe3(BO3)4 использован подход, основанный на модели кристаллического поля для ионов Pr3+ и приближении молекулярного поля. Получено хорошее согласие между экспериментальными и рассчитанными температурными зависимостями магнитной восприимчивости, магнитных моментов ионов железа и угла отклонения моментов от базисной плоскости.

C. Ritter, A. I. Pankrats at el. // Phys. Rev. B, Vol. 91, p. 134416 (2015).

Исследование волноводных свойств одномерных цепочек из сферических и сфероидальных плазмонно-резонансных наночастиц

Получен в рамках базового проекта II.9.2.1.

6_2015.jpg

Рис. 1. Цепочки из (а) – сфер, (b) – вытянутых сфероидов,
(c) – сплюснутых сфероидов

Теоретически исследованы дисперсионные соотношения и волноводные характеристики коротких линейных цепочек из сферических и сфероидальных металлических (Ag) наночастиц (рис. 1). Показано, что цепочки из эквидистантно расположеннных плазмонных наночастиц в форме сплюснутых сфероидов обладают уникальными волноводными характеристиками, позволяющими модулированному оптическому излучениию распространяться на расстояния вплоть до нескольких десятков микрон.

Представляют интерес для задач управления оптическим излучением как функциональные элементы нанофотоники.

Векторный магнитометр слабых низкочастотных и высокочастотных полей

Получен в рамках базового проекта II.9.2.1.

7_2015.jpg

Разработан и исследован высокочувствительный магнитометр слабых квазистационарных и высокочастотных магнитных полей, преобразователем в котором служит резонансная микрополосковая структура, содержащая в качестве активной среды тонкие магнитные пленки, полученные магнетронным распылением пермаллоевой мишени состава Ni75Fe25.

Магнитометр имеет широкий динамический диапазон измеряемых магнитных полей 10-4–102 мкТл и широкий частотный диапазон 10-1–105 Гц.

Бабицкий А.Н., Беляев Б.А. и др. // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41, Вып. 7. С. 36-44.

 

Изучение особенностей спектра пропускания фотонно-кристаллической структуры с нематическим ЖК в режиме электроконвективной неустойчивости

Получен в рамках базового проекта II.9.2.1.

8_2015.jpg

Предложен новый метод управления спектром дефектных мод в мультислойном фотонном кристалле, основанный на индуцированных электрическим полем конвективных процессах в нематическом ЖК, используемом в качестве дефектного слоя. Периодическая пространственная структура конвективных доменов (Рис. 1, a-b) инициирует возникновение в оптическом отклике образца поляризационно-чувствительной рассеивающей компоненты, приводящей к анизотропному снижению амплитуды дефектных мод. Вариация прикладываемого напряжения позволяет плавно регулировать пропускание фотонного кристалла (Рис. 1). Показано также, что в данной структуре коэффициент пропускания сильно зависит от направления поляризации зондирующего излучения, а спектр можно перестраивать, изменяя угол между директором n ЖК и плоскостью поляризации (Рис. 2).

1. Гуняков В.А., Крахалев М.Н., Зырянов В.Я., Шабанов В.Ф. Модуляция интенсивности дефектных мод в фотонной структуре с жидкокристаллическим компонентом на основе управляемого светорассеяния. Письма в ЖТФ 41, 70-78 (2015).

2. Gunyakov V.A., Krakhalev M.N., Zyryanov V.Ya., Shabanov V.F., Loiko V.A., Modulation of defect modes intensity by controlled light scattering in photonic crystal with liquid crystal domain structure. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. (2015) – in press. (doi: 0.1016/j. jqsrt.2015.11.018).

 

Природа фазовых переходов в аммоний-содержащих оксифторидах (NH4)3VOF5 и (NH4)3VO2F4 в соответствии с данными инфракрасной спектроскопии

Получен в рамках базового проекта II.9.1.2.

9_2015.jpg

ИК-спектры области валентных колебаний V–O ионов VFxO6–x3–
с результатами их деконволюции

Применяя метод инфракрасной Фурье-спектроскопии и основываясь на моделировании колебаний групп [VFxO6-x]3- в рамках полуэмпирического подхода была уточнена локальная симметрия фторкислородных октаэдров в кристаллах (NH4)3VO2F4 и (NH4)3VOF5.

Данные соединения представляют интерес с фундаментальной и прикладной точки зрения т.к. проявляют сегнетоэлектрические и сегнетоэластические свойства.

Радиометрический метод измерения влажности и температуры талой почвы на двух частотах

Получен в рамках базового проекта II.12.1.1.

10_2015.jpg

Предложен новый радиометрический метод измерения профиля влажности и температуры талой, минеральной почвы на основе поляриметрических наблюдений радиояркостной температуры на частоте 1,4 ГГц и 10,7 ГГц.

Показано, что совместное использование спектральных моделей микроволнового радиотеплового излучения и комплексной диэлектрической проницаемости почвенного покрова, позволяет восстановить одновременно влажность и температуру в почвенном покрове в слое 0-5 см, со среднеквадратичным отклонением 0,04 см3/см3 и 3,1°С, соответственно.

Предложенный метод может быть использован для спутникового мониторинга влажности и температуры талой почвы, включая почвы арктической тундры, на основе радиометрических данных космических аппаратов SMOS, GCOM-W1, Метеор-М.

  1. K. V. Muzalevskiy at. el. // Radiophysics and Quantum Electronics, 58. No. 5. 339-349, (2015).
  2. К.В. Музалевский, В.Л. Миронов // Известия вузов. Физика. 58, No8/2, 39–41, (2015).