Новое поколение мультиферроиков на основе дихалькогенидов со структурой делафоссита.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-13-00361

НазваниеНовое поколение мультиферроиков на основе дихалькогенидов со структурой делафоссита.

Руководитель Титов Александр Натанович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые слова тетраэдрически координированная медь, магнето-электрический эффект, мультиферроики со структурой делафоссита

Код ГРНТИ31.15.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
На основе систематического изучения кристаллической и электронной структуры интеркалатных соединений MxTX2, M – щелочной, благородный или переходный металл; T = Ti, Zr; X = S, Se, Te, нами установлено, что главным фактором, определяющим характер координации металла М халькогеном (октаэдрическое или тетраэдрическое) является потенциал ионизации металла T, определяющий энергию дна зоны проводимости. Это позволяет целенаправленно синтезировать материалы с октаэдрическим или тетраэдрическим окружением металла М. В рамках этих представлений, нами впервые синтезировано соединение СuZrSe2 со структурой близкой к структуре делафоссита. Структурные исследования, в том числе на монокристаллах, показали, что медь занимает тетраэдрически координированные селеном позиции, делая это соединение изоструктурным с семейством мультиферроиков ACrX2, A = Cu, Ag; X = S, Se. Это открывает возможность синтеза твёрдых растворов, не изменяющих типа координации металла A и, таким образом, поддерживающим мультиферроидные свойства исходного ACrX2 – материала. Проект направлен на синтез твёрдых растворов CuCrSe2 – CuZrSe2, комплексном изучении их кристаллической и электронной структуры, электрических, магнитных и оптических свойств с целью оптимизации мультиферроидных свойств CuCrSe2 и проверки представлений о принципах формирования той или иной кристаллической структуры в слоистых дихалькогенидах переходных металлов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Шкварин А.С., Меренцов А.И., Постников М.С., Титов А.Н. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА CU0.5ZRSE2 ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ Сборник трудов IV Международной научно-практической конференции Республика Башкортостан, г. Стерлитамак 22–24 сентября 2022, сборник трудов IV Междунар. науч.-практ. конференции, стр. 249-254 (год публикации - 2022)

2. Шкварин А.С., Шкварина Е.Г., Постников М.С., Титов А.Н. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ CUZRSE2 ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ Сборник трудов IV Международной научно-практической конференции Республика Башкортостан, г. Стерлитамак 22–24 сентября 2022, сборник трудов IV Междунар. науч.-практ. конференции, стр. 254-258 (год публикации - 2022)

3. Шкварин А.С., Меренцов А.И., Постников М.С., Титов А.Н. Electronic Structure of Cu0.5ZrSe2 Synchrotron Radiation Techniques for Catalysts and Functional Materials International Conference, Abstracts (October 31 – November 3, 2022, Novosibirsk, Russia), Synchrotron Radiation Techniques for Catalysts and Functional Materials International Conference, Abstracts, стр.82 (год публикации - 2022)

4. А.Н. Титов, А.С. Шкварин, А.И. Меренцов, М.С. Постников, Е.Г. Шкварина, А.А. Титов, Е.Г. Дьячков Материалы с нецентросимметричными кристаллическими структурами на основе интеркалатов XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов, г. Екатеринбург, 24 ноября — 1 декабря 2022г., г. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2022, XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов: стр.78 (год публикации - 2022)

5. А.С. Шкварин, А.И. Меренцов, М.С. Постников, А.Н. Титов Влияние тетра-координации интеркалированной меди в CuxZrSe2 на его электронную структуру XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов, г. Екатеринбург, 24 ноября — 1 декабря 2022г., г. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2022, XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов: стр.262 (год публикации - 2022)

6. Суслов Е.А., Постников М.С., Титов А.А., Титов А.Н. Изучение критических точек и электронной структуры системы CuxZrSe2 с применением метода ЭДС. XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов, г. Екатеринбург, 24 ноября — 1 декабря 2022г., г. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2022, XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов: стр.144 (год публикации - 2022)

7. Шкварин А.С., Меренцов А.И., Постников М.С., Титов А.Н. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА Cu0.5ZrSe2 Инженерная физика (год публикации - 2022)

8. Шкварин А.С., Меренцов А.И., Постников М.С., Титов А.Н. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА Cu0.5ZrSe2 ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - 2022» И ХIV СИМПОЗИУМ «ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ». - материалы XII-й Всероссийской конференции/Екатеринбург. - ИХТТ УрО РАН. Издательство «ДжиЛайм» ООО - 2022. – 452 с., ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - 2022» И ХIV СИМПОЗИУМ «ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ». - материалы конференции - стр.407 (год публикации - 2022)

9. Шкварина Е.Г., Постников М.С., Шкварин А.С., Титов А.Н. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ CuZrSe2 ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - 2022» И ХIV СИМПОЗИУМ «ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ». - материалы XII-й Всероссийской конференции/Екатеринбург. - ИХТТ УрО РАН. Издательство «ДжиЛайм» ООО - 2022. – 452 с., ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - 2022» И ХIV СИМПОЗИУМ «ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ». - материалы конференции - стр.410 (год публикации - 2022)

10. Титов А.Н. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕРКАЛИРОВАННЫХ АТОМОВ МЕТАЛЛА ПО ОКТАЭДРИЧЕСКИ И ТЕТРАЭДРИЧЕСКИ КООРДИНИРОВАННЫМ ХАЛЬКОГЕНОМ ПОЗИЦИЯМ В СЛОИСТЫХ ДИХАЛЬКОГЕНИДАХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ Сборник трудов IV Международной научно-практической конференции Республика Башкортостан, г. Стерлитамак 22–24 сентября 2022, сборник трудов IV Междунар. науч.-практ. конференции, стр.176-180 (год публикации - 2022)

11. Е.Г. Шкварина, М.С. Постников, А.С. Шкварин, Е.Г. Дьячков, А.Н. Титов Фазовая устойчивость CuZrSe2 при нагреве in-situ XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов, г. Екатеринбург, 24 ноября — 1 декабря 2022г., г. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2022, XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов: стр.180 (год публикации - 2022)

12. М.С. Постников, А.А. Титов, С.В. Пряничников, А.Н. Титов Дефектность в медной подрешетке в твердых растворах CuCr1-xZrxSe2 XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов, г. Екатеринбург, 24 ноября — 1 декабря 2022г., г. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2022, XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов: стр.189 (год публикации - 2022)

Публикации

1. Постников М.С., Суслов Е.А., Кузнецова А.Ю., Шкварин А.С. Determination of phase equilibria in the CuxZryCr1-ySe2 system by the EMF method Materials Letters, 353 p.135222 (год публикации - 2023)
10.1016/j.matlet.2023.135222

2. Шкварина Е.Г., Шкварин А.С., Титов А.А., Постников М.С., Плайзир Дж.Р., Гигли Л., Габоарди М., Титов А.Н. Thermal stability of the CuZrSe2 Journal of Solid State Chemistry, 328 p.124307 (год публикации - 2023)
10.1016/j.jssc.2023.124307

3. Шкварин А.С., Меренцов А.И., Постников М.С., Шкварина Е.Г., Титов А.Н. Влияние окта и тетра заполнения на электронную структуру в CuxZrSe2 и CrxZrSe2 Тезисы Первого Курчатовского форума синхротронно-нейтронных исследований, стр.241 (год публикации - 2023)

4. Шкварина Е.Г., Шкварин А.С., Титов А.А., Постников М.С., Плезир Дж.Р., Гигли Л., Габоарди М., ТитовА.Н. Thermal stability of the CuCrSe2 Journal of Solid State Chemistry, v.330, p.124497 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jssc.2023.124497

5. Шкварина Е.Г.,Дьячков Е.Г.,Шкварин А.С.,Онищенко А.О.,Постников М.С.,Титов А.Н. Термическая устойчивость CuCrSe2 Тезисы докладов XXIII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС–23), Сборник тезисов, XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), с. 107 (год публикации - 2023)

6. Кузнецова А.Ю., Суслов Е.А., Постников М.С., Титов А.Н. Изучение фазовых границ в системе Na-CuCrSe2 методом гальваностатического прерывистого титрования Тезисы докладов XXIII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС–23), Сборник тезисов, XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), с. 110 (год публикации - 2023)

7. Суслов Е.А.,Постников М.С.,.Кузнецова А.Ю,Шкварин А.С. Определение областей твердых растворов и коэффициента диффузии системы CuxZr0.2Cr0.8Se2 методом гальваностатического прерывистого титрования Тезисы докладов XXIII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС–23), Сборник тезисов, XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), с. 116 (год публикации - 2023)

8. Титов А.Н.,Шкварин А.С.,Шкварина Е.Г.,Меренцов А.И.,Титов А.А.,Постников М.С. Конкуренция заполнения октаэдрически и тетраэдрически координированных халькогеном позиций в интеркалатных соединениях Тезисы докладов XXIII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС–23), Сборник тезисов, XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), с. 118 (год публикации - 2023)

9. Постников М.С.,Меренцов А.И.,Волегов А.С.,Титов А.Н. Электрические и магнитные свойства CuCr1-xZrxSe2 Тезисы докладов XXIII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС–23), Сборник тезисов, XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), с. 128 (год публикации - 2023)

10. Титов А.А.,Постников М.С. Новый низкотемпературный способ внедрения меди в слоистые дихалькогениды переходных металлов Тезисы докладов XXIII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС–23), Сборник тезисов, XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), с. 150 (год публикации - 2023)

11. Шкварин А.С.,Меренцов А.И.,Постников М.С.,Шкварина Е.Г.,Титов А.А.,Титов А.Н. Изменение электронной структуры CuxZrSe2 при смене координации интеркаланта с окта на тетра позиции Тезисы докладов XXIII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС–23), Сборник тезисов, XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), с. 216 (год публикации - 2023)

12. Меренцов А.И., Постников М.С.,Волегов А.С., Титов А.Н. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА CuCr1-xZrxSe2 Термодинамика и материаловедение. Тезисы докладов XV Симпозиума с международным участием, ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ XV Симпозиум с международным участием ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, с. 43 (год публикации - 2023)
10.26902/THERM_2023_023

13. Шкварин А.С., Меренцов А.И., Постников М.С., Титов А.Н. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ И ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И СВОЙСТВА Cu0.5ZrSe2 Термодинамика и материаловедение. Тезисы докладов XV Симпозиума с международным участием, ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ XV Симпозиум с международным участием ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, с.68 (год публикации - 2023)
10.26902/THERM_2023_048

14. Шкварина Е.Г., Шкварин А.С., Онищенко А.О., Постников М.С., Титов А.Н. ТЕРМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ CuСrSe2 Термодинамика и материаловедение. Тезисы докладов XV Симпозиума с международным участием, ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ XV Симпозиум с международным участием ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, с. 69 (год публикации - 2023)
10.26902/THERM_2023_049

15. Онищенко А.О., Постников М.С., Титов А.Н. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА CuCrSe2 ПРИ ХИМИЧЕСКОМ ИЗВЛЕЧЕНИИ МЕДИ Термодинамика и материаловедение. Тезисы докладов XV Симпозиума с международным участием, ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ XV Симпозиум с международным участием ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, с. 99 (год публикации - 2023)
10.26902/THERM_2023_079

16. Онищенко А.О.,Суслов Е.А., Постников М.С.,Титов А.Н. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗОВЫХ ГРАНИЦ И КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ МЕДИ И НАТРИЯ В ШПИНЕЛИ CuCr2Se4 И ДЕЛАФОССИТЕ CUCRSE2 МЕТОДОМ ГАЛЬВАНОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕРЫВИСТОГО ТИТРОВАНИЯ (GITT) Физическая химия и электрохимия расплавленных и твердых электролитов: сб. материалов XIX Российской конференции, СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ КОНФЕРЕНЦИИ Физическая химия и электрохимия расплавленных и твердых электролитов, с. 470 (год публикации - 2023)

17. Шкварин А.С.,Меренцов А.И.,Постников М.С.,Титов А.Н. Кристаллическая и электронная структура Cu0.5ZrSe2 Сборник тезисов, материалы Двадцать седьмой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых, Материалы конференции, Двадцать седьмая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых учёных, с.61 (год публикации - 2023)

18. Титов А.Н.,Шкварин А.С.,Меренцов А.И.,Шкварина Е.Г.,Постников М.С. Noncentrosymmetric magnetic structures based on group IV transition metal dichalcogenide intercalates Abstract Book, THE 8th INTERNATIONAL CONFERENCE on SUPERCONDUCTIVITY and MAGNETISM., Abstract Book, THE 8th INTERNATIONAL CONFERENCE on SUPERCONDUCTIVITY and MAGNETISM. p.350 (год публикации - 2023)

19. Постников М.С.,Шкварин А.С.,Титов А.А.,Шкварина Е.Г.,Титов А.Н. Термическая устойчивость CuZrSe2 и CuCrSe2 Тезисы Первого Курчатовского форума синхротронно-нейтронных исследований, стр.196 (год публикации - 2023)

20. Суслов Е.А., Постников М.С., Онищенко А.О., Титов А.Н. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗОВЫХ ГРАНИЦ В СИСТЕМЕ CrSe2-CuCrSe2 «Современные проблемы теоретической и прикладной электрохимии. Электрохимия в настоящем и будущем», XIV Плёсская Международная научная конференция, стр.55 (год публикации - 2023)

21. Шкварин А.С., Постников М.С. Пряничников С.В., Титов А.Н. Stability of non-centrosymmetric phases in tetra-coordinated of LDTM intercalates Eurasian Journal of Physics and Functional Materials (год публикации - 2023)

22. Онищенко А.О., Суслов Е.А., Постников М.С., Шкварин А.С., Титов А.Н., Меренцов А.И. Determination of phase boundaries and diffusion coefficients of copper in spinel CuCr2Se4 and delafossite CuCrSe2 by galvanostatic intermittent titration technique (GITT) Eurasian Journal of Physics and Functional Materials (год публикации - 2023)

23. Меренцов А.И.,Постников М.С.,Титов А.А.,Волегов А.С.,Титов А.Н. Электрические и магнитные свойства CuCr1-xZrxSe2 в области малых (x < 0.05) концентраций циркония Тезисы докладов XXIII Всероссийской школы–семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС–23), Сборник тезисов, XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), с. 126 (год публикации - 2023)

24. Постников М.С., Суслов Е.А., Кузнецова А.Ю., Шкварин А.С. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В СИСТЕМЕ CuxCr1-yZrySe2 МЕТОДОМ ЭДС Термодинамика и материаловедение. Тезисы докладов XV Симпозиума с международным участием, ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ XV Симпозиум с международным участием ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, с. 52 (год публикации - 2023)
10.26902/THERM_2023_032

25. Титов А.Н., Шкварин А.С., Шкварина Е.Г. Меренцов А.И., Титов А.А., Постников М.С. КОНКУРЕНЦИЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ОКТАЭДРИЧЕСКИ И ТЕТРАЭДРИЧЕСКИ КООРДИНИРОВАННЫХ ХАЛЬКОГЕНОМ ПОЗИЦИЙ В ИНТЕРКАЛАТНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ С 1Т-СТРУКТУРОЙ Термодинамика и материаловедение. Тезисы докладов XV Симпозиума с международным участием, ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ XV Симпозиум с международным участием ТЕРМОДИНАМИКА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, с. 60 (год публикации - 2023)
10.26902/THERM_2023_040

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
На примере системы CuxZrSe2 выполнено комплексное исследование влияния тетраэдрической координации интеркаланта на электронную структуру, термодинамическую устойчивость и физические свойства материала. Показано, что увеличение фундаментальной щели материала-хозяина способствует стабилизации тетраэдрической координации интеркаланта. Показано, что как в октаэдрической, так и тетраэдрической координации характер связи интеркалант-решётка остаётся, в основном, ковалентным. Установлено, что в тетраэдрической координации химическая связь гость-хозяин формируется за счёт гибридизации валентных состояний гостя с Se4р-состояниями халькогена ближайшего окружения. Установлено, что это приводит к «переключению» Se4p-состояний из валентной зоны в зону гибридных состояний, приводя к снижению дисперсии валентной зоны и увеличивая ширину фундаментальной щели. Установлено, что заполнение тетраэдрически координированных позиций приводит к увеличению термодинамической устойчивости материала и высказано предположение, что эффект связан с формированием слоя, в котором локальная координация интеркаланта Cu схожа с оной в бинарном халькогениде Cu2Se. Высказано предположение о том, что именно этот процесс приводит к стабилизации нецентросимметричного состояния интеркалатных материалов. Результаты опубликованы: https://doi.org/10.1016/j.surfin.2024.105334 Построен изотермический разрез фазовой диаграммы Cu-CrSe2 при комнатной температуре. Установлено, что минимальное содержание меди в фазе CuCrSe2 со структурой делафоссита составляет 67 мол.%. Максимальное же содержание меди в CrSe2 со структурой CdI2 составляет 29 мол.%. Установлено, что нагрев приводит к увеличению растворимости меди вплоть до состава Cu1,4CrSe2, близкого к идеализированному составу M5Se4. При этом происходит сближается заполнение альфа- и бета – тетраэдрически координированных позиций меди, однако, полного выравнивания не происходит вплоть до температуры 1000 С. Результаты опубликованы: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2024.137820 и https://doi.org/10.1016/j.jssc.2023.124497 Выполнен совместный анализ данных ЭДС Е электрохимической ячейки Cu/Cu+/CuxZrSe2/ и энергии связи внутренних уровней Есв, полученных методом фотоэмиссионной спектроскопии. Показано, что в области, где сдвиг энергии внутренних уровней можно объяснить сдвигом энергии Ферми, зависимости Е и Есв совпадают в предположении эффективной валентности меди 0.08. Результаты опубликованы: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2024.137673 Методом рентгеноструктурного анализа с полнопрофильным уточнением выполнено исследование системы CuZr¬xCr1-xSe2 в области х = 0 – 0.2. Установлено, что при комнатной температуре в диапазоне х <0.07 цирконий занимает позиции в подрешётке тетраэдрически координированной меди, концентрируясь в подрешётке с наибольшим заполнением. Замещение в этом диапазоне х сопровождается уменьшением содержания меди в пропорции 3 атома меди на каждый атом циркония. В диапазоне х = 0.07–0.2 цирконий замещает хром. Изменения в дефектности медной подрешётки в этом интервале х не зафиксировано. Методом фотоэмиссионной спектроскопии изучена зависимость энергии связи внутренних уровней от содержания циркония. Установлено, что в области х = 0–0.07 цирконий проявляет себя как акцепторная примесь, захватывая электроны и понижая свой потенциал ионизации. Оценки показывают, что переход от замещения по подрешётке меди к замещению по подрешётке хрома при х = 0.07 связаны с выравниванием потенциалов ионизации Cr3+ и Zr4+. Захват электронов проводимости приводит к резкому возрастанию сопротивления и переходу от металлической зависимости для CuCrSe2 к активационной уже при концентрации циркония х = 0.02. Одновременно усиливается ферромагнитный вклад в магнитную восприимчивость. Методом высокотемпературной рентгеновской дифракции установлено, что твёрдые растворы CuZrxCr1-xSe2 устойчивы по меньшей мере, до 700 °С. Однако, нагрев приводит к полному выравниванию заполнения альфа- и бета- тетраэдрически координированных позиций меди и переходу от нецентросимметричной структуры к центросимметричной. Методом генерации второй гармоники установлена температура перехода, равна 70 °С и слабо зависящая от содержания циркония. Интенсивности второй гармоники при нагреве уменьшается экспоненциально с энергией активации ~ 0,5 эВ. Величина энергии активации позволяет связать затухание с выравниванием содержания циркония в альфа- и бета- тетраэдрически координированных позициях. Методом химической экстракции меди из CuZrxCr1-xSe2 получены твёрдые растворы ZrxCr1-xSe2. Установлено, что возрастание содержания циркония приводит к увеличению ферромагнитного вклада в магнитную восприимчивость, так, что при х = 0.1 пропадают все следы антиферромагнтного упорядочения. Одновременно возрастает температура Кюри, достигающая при х = 0.2 величины 302 К.

Публикации

1. А.С. Шкварин, Е.А. Суслов, М.С. Постников, А.Н. Титов The shift in chemical potential of electrons upon intercalation of ZrSe2 by copper Materials Letters, том 379, страница 137673 (год публикации - 2025)
10.1016/j.matlet.2024.137673

2. Кузнецова А.Ю., Суслов Е.А., Постников М.С., Титов А.Н. Изучение системы Na-CuCrSe2 методом гальваностатического прерывистого титрования Сборник тезисов XI Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа «ЭМА-2024», 12-17 мая 2024, Екатеринбург, УрФУ, Сборник тезисов XI Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа «ЭМА-2024», страница 128 (год публикации - 2024)

3. Шкварин А.С., Постников М.С., Суслов Е.А., Сумников С.В., Титов А.Н. Термическая стабильность CuCr1-xZrxSe2 Сборник тезисов XIII Всероссийской конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, 16-20 сентября 2024 года., Сборник тезисов XIII Всероссийско й конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, страница 173 (год публикации - 2024)

4. Суслов Е.А., Кузнецова А.Ю , Постников М.С., Титов А.Н. Исследование слоистых холькогенидов металлов с двойными интеркалантами в системах NaxMeyTiSe2 и NaxCuCrSe2 электрохимическими методами Сборник тезисов XIII Всероссийской конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, 16-20 сентября 2024 года., Сборник тезисов XIII Всероссийско й конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, страница 492 (год публикации - 2024)

5. Постников М.С., Шкварина Е.Г., Шкварин А.С., Онищенко А.О., Титов А.Н. Thermal stability of CuСrSe2 «Synchrotron Radiation Techniques for Catalysts and Functional Materials» III International Conference, Abstracts (November 11-14, 2024, Novosibirsk, Russia), «Synchrotron Radiation Techniques for Catalysts and Functional Materials» III International Conference, Abstracts, страница 114 (год публикации - 2024)

6. Постников М.С., Онищенко А.О., Шкварин А.С., Суслов Е.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗОВЫХ ГРАНИЦ В СИСТЕМАХ CuxCr2Se4 - ШПИНЕЛЬ И CuxCrSe2 - ДЕЛАФОССИТ ПРИ ХИМИЧЕСКОМ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ ИЗВЛЕЧЕНИИ МЕДИ 17-е Международное Совещание «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИОНИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА», ТРУДЫ СОВЕЩАНИЯ Московская обл., г. Черноголовка, 16 - 23 июня 2024 г., 17-е Международное Совещание «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИОНИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА», страница 236 (год публикации - 2024)

7. Кузнецова А.Ю., Онищенко А.О., Михайлов М.А., Суслов Е.А., Постников М.С., Сумников С.В. ИЗУЧЕНИЕ СЛОИСТЫХ ИНТЕРКАЛАТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИИ XV ПЛЁССКАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ, 09 – 13 сентября 2024 г., ПЛЁС, ИВАНОВСКАЯ ОБЛ., РОССИЯ, СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИИ XV ПЛЁССКАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ, страница 29 (год публикации - 2024)

8. Шкварина Е.Г., Постников М.С., Меренцов А.И., Шкварин А.С., Пряничников С.В., Титов А.Н. Синтез и кристаллическая структура Cu Cr1-xZrxSe2 (0≤x≤0.007) Сборник тезисов XIII Всероссийской конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, 16-20 сентября 2024 года., Сборник тезисов XIII Всероссийско й конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, страница 172 (год публикации - 2024)

9. Постников М.С., Шкварин А. С., Меренцова К. А., Меренцов А. И., Волегов А.С., Стариченко Д.В., Титов А.Н. Синтез и физические свойства CuyCr1-xZrxSe2 (x=0.1, 0.2; y = 0,1) Сборник тезисов XIII Всероссийской конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, 16-20 сентября 2024 года., Сборник тезисов XIII Всероссийско й конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, Страница 102 (год публикации - 2024)

10. Постников М.С., Сташкова Л.А., Шкварин А.С., Титов А.Н. Solubility of copper in ZrSe2 Eurasian Journal of Physics and Functional Materials (год публикации - 2024)

11. Шкварин А.С., Постников М.С., Суслов Е.А., Сумников С.В., Титов А.Н. Thermal stability of CuCr1-xZrxSe2 with x ≤ 0.2 Chemical Physics Letters, 865, p.141942 (год публикации - 2025)
10.1016/j.cplett.2025.141942

12. Титов А.Н., Постников М.С., Меренцов А. И., Шкварин А.С. Электрические и магнитные свойства слоистого сегнетоэлектрика CuCr1-xZrxSe2 Сборник тезисов XIII Всероссийской конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, 16-20 сентября 2024 года., Сборник тезисов XIII Всероссийско й конференции с международным участием " Химия твердого тела и функциональные материалы 2024, страница 396 (год публикации - 2024)

13. А. С. Шкварин, А. И. Меренцов, М. С. Постников, Е. Г. Шкварина, Е. Г. Дьячков, Е. В. Мостовщикова, А. В. Королева, Е. В. Жижин, А. Н. Титов Electronic structure of CuxZrSe2 with tetrahedrally-coordinated Cu atoms Surfaces and Interfaces, том 55 , страница 105334 (год публикации - 2024)
10.1016/j.surfin.2024.105334

14. Постников М.С., Суслов Е.А., Онишенко А.О., Титов А.Н. Fragment of the phase diagram of the Cu-CrSe2 system at room temperature Materials Letters, том 382, страница 137820 (год публикации - 2025)
10.1016/j.matlet.2024.137820