Наноматериалы

 

Направление «Наноматериалы»:

 

Одним из важнейших направлений наших исследований в последние 10 лет является изучение наноструктурированных композиционных материалов, в которых магнитные или немагнитные частицы случайным образом распределены в диэлектрических или сегнетоэлектрических матрицах (оксид алюминия, оксид кремния, фторид кальция, оксид меди, Pb(ZrTi)O3 и т.д.). Эти исследования проводятся в тесном сотрудничестве с НЦ ФЧВЭ БГУ (лаборатория перспективных материалов д.ф.-м.н. Федотовой Ю.А.), Люблинским техническим университетом (группа д.ф.-м.н. проф. Жуковского П.В.) и Кошалинским техническим университетом (группа д.ф.-м.н. проф. Патрина А.А.).

Основные результаты:

  • установлены закономерности изменения структурно-фазового состава и магнитных свойств неокисленных нанокомпозиционных плёнок (FeCoZr)x(Al2O3)100-x, осаждённых в атмосфере Ar, локального атомного порядка и морфологии наночастиц FeCo(Zr,O) в плёнках в зависимости от содержания металлической фракции x, состоящие в переходе от ансамбля изолированных суперпарамагнитных кристаллических наночастиц со средним диаметром около 3 нм к сетке магнитно-взаимодействующих наночастиц FeCo(Zr,O) со средним диаметром около 11 нм в области порога перколяции [1 - 3, 5, 6, 8, 9];

  • установлено формирование наночастиц со структурой типа «кристаллическое ядро FeCo(Zr,O) - аморфная оксидная оболочка» в плёнках (FeCoZr)x(Al2O3)100-x, синтезированных в атмосфере Ar+O2 [10, 11];

  • установлена стабилизация суперпарамагнитного состояния наночастиц со структурой типа «ядро FeCo(Zr,O) - оксидная оболочка» со средним диаметром 3 - 6 нм и малой дисперсией по размерам в плёнках (FeCoZr)x(Al2O3)100-x, синтезированных в атмосфере Ar+O2, в диапазоне концентраций металлической фракции от 35 до 59 ат.% [10];

  • установлены закономерности влияния химического и фазового состава, термообработок, частоты приложенного электрического поля и температуры на перенос электронов в нанокомпозиционных плёнках (FeCoZr)x(Al2O3)100-x; в частности показано, что данные нанокомпозиты обладают импедансом индуктивного типа в широкой области частот [1, 3 - 5, 7, 12]; разработана теоретическая модель прыжкового переноса электронов на переменном токе, объясняющая причины импеданса индуктивного типа в исследованных нанокомпозитах;

  • экспериментально обнаружено усиление эффекта отрицательного магнетосопротивления в плёнках (FeCoZr)x(Al2O3)100-x, содержащих наночастицы со структурой типа «ядро FeCo(Zr,O) - оксидная оболочка», при x в окрестности 55 ат.%, обусловленное электрическим контактом оксидных оболочек в отсутствие перколяционного перехода [10, 11, 13].

Основные публикации:

  1. Structure and electrical properties of CoFeZr-aluminium oxide nanocomposite films / A.M. Saad, A.V. Mazanik, Yu.E. Kalinin, J.A. Fedotova, A.K. Fedotov, S. Wrotek, A.V. Sitnikov and I.A. Svito // Reviews on Advanced Materials Science. - 2004. - Vol. 8(2). - P. 152 - 157;

  2. The effect of the sputtering process ambient on the magnetic state and phase composition of the film nanocomposites (Fe0.45Co0.45Zr0.10)x(Al2O3)1-x / J. Fedotova, J. Kalinin, A. Fedotov, A. Sitnikov, I. Svito, A. Zaleski, A. Jablonska // Hyperfine Interactions. - 2005. - Vol. 165. - P. 127 - 134;

  3. Characterization of (Co0.45Fe0.45Zr0.10)x(Al2O3)1-x nanocomposite films applicable as spintronic materials / A.M. Saad, A.K. Fedotov, J.A. Fedotova, I.A. Svito, B.V. Andrievsky, Yu.E. Kalinin, V.V. Fedotova, V. Malyutina-Bronskaya, A.A. Patryn, A.V. Mazanik, A.V. Sitnikov // Physica Status Solidi (c). - 2006. - Vol. 3. - № 5. - P. 1283 - 1290;

  4. AC conductance of (Co0.45Fe0.45Zr0.10)x(Al2O3)1-x  nanocomposites / Anis Saad, А.К. Fedotov, I.A. SvitoА.V. Mazanik,  B.V. Andrievsky, А.А. Patryn, Yu.Е. Kalinin, A.V. Sitnikov // Progress in Solid State Chemistry. - 2006. - Vol. 34. - P. 139 - 146;

  5. Impedance and magnetization of CoFeZr nanoclusters embedded into alumina matrix / A.M. Saad, А.К. Fedotov, I.A. Svito, J.A. Fedotova, B.V. Andrievsky, Yu.Е. Kalinin, А.А. Patryn, V.V. Fedotova, V. Malyutina-Bronskaya, А.V. Mazanik, A.V. Sitnikov // Journal of Alloys & Compounds. - 2006. - Vol. 423. - P. 176 - 180;

  6. Structure and magnetic properties of nanogranular composites CoFeZr - alumina / A.M. Saad, V.A. Kalaev, J.A. Fedotova, K.A. Sitnikov, A.V. Sitnikov, Yu.E. Kalinin, A.K. Fedotov, I.A. Svito // Reviews on Advanced Materials Science. - 2007. - Vol. 15(3). - P. 208 - 214;

  7. DC conductivity of amorphous composites x(Co0.45Fe0.45Zr0.10)+(1-x)(Al2O3) in the range of 20-300K / B. Andrievsky, А. Patryn, B. Kuzhel, V. Kapustianyk, Z. Czapla, S. Dacko, I.A. Svito, T.V. Pivovarchik, A.K. Fedotov // Electrical Review. - 2008. - Vol. 3. - P. 114 - 116;

  8. Tuning of magnetic properties and structure of granular FeCoZr-Al2O3 nanocomposites by oxygen incorporation / A. Saad, J. Fedotova, J. Nechaj, E. Szilagyi, M. Marszalek // Journal of Alloys & Compounds. -  2009. - Vol. 471. - P. 357 - 363;

  9. Scanning probe microscopy of CoFeZr-alumina nanocomposites / A. Saad, J. Fedotova, L. Baran, I. Svito, A. Larkin, A. Fedotov, S. Kovaliova, E. Mosunov // Proceedings of «The International Conference on Physics, Chemistry and Application of Nanostructures (Nanomeeting 2009)» (May 26 - 29 2009, Minsk, Belarus, ). - 2009. - P. 244 - 247;

  10. Effect of oxide shells onto magnetic and magnetotransport characteristics of FeCoZr nanogranules in Al2O3 / J. Fedotova, J. Kasiuk, J. Przewoznik, Cz. Kapusta, I. Svito, J. Zukrowski, Yu. Kalinin, A. Sitnikov //  Journal of Alloys & Compounds. - 2011. - Vol. 509(41). - P. 9869 - 9875;

  11. Magnetoresistance in FeCoZr-Al2O3 nanocomposite films containing  «metal core-oxide shell»  nanogranules // J. Fedotova, J. Przewoznik, Cz. Kapusta, M.Milosavljevic, J.V. Kasiuk, J. Zukrowski, M. Sikora, A.A. Maximenko, D. Szepietowska, K.P. Homewood // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2011. - Vol.44. - № 49. - Р. 495001-1 - 495001-12;

  12. Equivalent circuits for FeCoZr-Al2O3 nanocomposite films deposited in argon and oxygen atmospheres / A.V. Larkin, J.A. Fedotova, P. Zukowski, T. Koltunowicz, A.K. Fedotov // Electrical Review. - 2012. - Vol. 88. - Issue 4a. - P. 93 - 95;

  13. Negative capacitance in (FeCoZr)–(PZT) nanocomposite films / T.N. Koltunowicz, J.A. Fedotova, P. Zhukowski, A. Saad, A. Fedotov, J.V. Kasiuk, A.V. Larkin // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2013. - Vol. 46. - № 12. - Р. 125304-1 - 125304-10; 

  14. Патент № 16325 на изобретение «Наногранулированная композиция для создания спинтронных устройств» от 30.12.12 / Ю.А. Федотова, Ю.В. Касюк, А.А. Максименко, И.А. Свито, А.В. Мазаник.  - 2012.

По данному направлению защищена докторская диссертация:

  1. 2012 - Федотова Ю.А. - «Локальный атомный порядок, перенос электронов и магнитное состояние стабилизированных нанокомпозитов ферромагнитный сплав - диэлектрик».

По данному направлению защищена кандидатская диссертация: 

  1. 2013 - Касюк Ю.В. - «Структурно-фазовое и магнитное состояние нанокомпозиционных пленок (FeCoZr)х(CaF2)100-х (16 ≤ х ≤ 74 ат. %), осажденных в кислородсодержащей атмосфере» (с авторефератом диссертации можно ознакомиться здесь).

 

 

Русский