Новости

26 Июня, 2020 15:59

Нестандартная медь. Как давление при закалке влияет на параметры сверхпроводника

Источник: Коммерсант
Ученые исследовали, как повышение давления в плазмохимическом реакторе влияет на физические параметры и магнитные свойства синтезированных в нем наночастиц оксида меди. Наночастицы, синтезированные при давлении 0,002 атмосферы, показали нестандартные свойства. Исследования российских ученых продемонстрировали, что на размеры и свойства таких систем можно повлиять при их производстве. Использование подобных наночастиц позволит повысить эффективность и надежность высокотемпературных сверхпроводников и устройств на их основе. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.
Анатолий Ушаков у рабочей установки. Источник: Пресс-служба СФУ
Нанопорошок оксида меди. Источник: Пресс-служба СФУ
Анатолий Ушаков и заведующий лабораторией Игорь Карпов (также основной исполнитель проекта РНФ) за обсуждениями. Источник: Пресс-служба СФУ
Фото горения дугового разряда с медного катода (непосредственно процесс синтеза наночастиц оксида меди) при разных режимах. Источник: Анатолий Ушаков
Фото горения дугового разряда с медного катода (непосредственно процесс синтеза наночастиц оксида меди) при разных режимах. Источник: Анатолий Ушаков
Снимок дендритных структур, сделанный методом электронной микроскопии. Источник: Анатолий Ушаков
3 / 4
Анатолий Ушаков у рабочей установки. Источник: Пресс-служба СФУ
Нанопорошок оксида меди. Источник: Пресс-служба СФУ
Анатолий Ушаков и заведующий лабораторией Игорь Карпов (также основной исполнитель проекта РНФ) за обсуждениями. Источник: Пресс-служба СФУ
Фото горения дугового разряда с медного катода (непосредственно процесс синтеза наночастиц оксида меди) при разных режимах. Источник: Анатолий Ушаков
Фото горения дугового разряда с медного катода (непосредственно процесс синтеза наночастиц оксида меди) при разных режимах. Источник: Анатолий Ушаков
Снимок дендритных структур, сделанный методом электронной микроскопии. Источник: Анатолий Ушаков

Наночастицы оксида меди (CuO) привлекают внимание ученых своими необычными магнитными свойствами, которые можно применить при создании высокотемпературных сверхпроводников, электролитов и высокочувствительных сенсоров. Наночастицы оксида меди являются полупроводником с антиферромагнитным упорядочиванием, при котором магнитные моменты соседних атомов компенсированы за счет противоположной направленности. Однако при уменьшении размеров начинают проявляться такие свойства, как ферромагнетизм (магнитные моменты направлены параллельно) при комнатной температуре, эффект обменного смещения (особенность кривой перемагничивания), изменение температуры антиферромагнитного упорядочивания. Синтез частиц оксида меди происходит в плазмохимическом реакторе с газом; повышение давления в реакторе ускоряет процесс синтеза и позволяет регулировать размер частиц до 40 нанометров (примерно в 2500 раз тоньше человеческого волоса). Исследователи изучали свойства наночастиц, полученных при разном давлении.

«Плазмохимический синтез наночастиц меди мы проводили на дуговом испарителе. Плазмообразующим газом служил аргон, который подавался в камеру вместе с кислородом и образовывал оболочку вокруг плазменного факела. После этого компонентный состав наночастиц изучался на электронном микроскопе, а структурный анализ проводился на рентгеновском дифрактометре»,— рассказывает участник проекта по гранту РНФ Анатолий Ушаков, доктор технических наук, сотрудник Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета.

Ученые получили две группы частиц — синтезированные при давлении 0,0004 и 0,002 атмосферы. При меньшем давлении размер наночастиц варьировался от 15 до 60 нанометров, и их магнитные свойства практически не отличались от магнитных свойств объемного материала. В случае давления в 0,02 атмосферы размеры колебались от 15 до 45 нанометров, а параметры оксида меди сильно изменились. Он обладал магнитной твердостью, то есть долго сохранял намагниченность, и она оказалась повышенной. По мнению исследователей, это связано с формированием ферромагнитных дендритных (как деревья) оболочек на ядрах наночастиц, синтезированных с большей скоростью.

В разных областях промышленности нужны разные электропроводящие материалы, обладающие различными параметрами. Во многих ситуациях могут потребоваться дополнительные свойства, в некоторых можно обойтись и без них, упростив процесс производства оксида меди. Исследования российских ученых показали, что на размеры и свойства электропроводника можно повлиять, изменив давление в реакторе.

13 Июля, 2020
Ученые Университета ИТМО разработали способ создания элементов плазмоники
Благодаря сложной математической модели, которая корректируется в реальном времени, ученые могут упр...
8 Июля, 2020
Антитела натравили на эритроциты, чтобы повысить эффективность нанолекарств
Антитела, "отвлекающие" внимание иммунитета, позволили российским ученым в десятки раз повысить...