Результаты выполненных проектов в 2008-2012 г.г.

Текущие проекты

Тема: "Физико-химические основы технологии новых функциональных материалов на основе углеродных наноструктур". (Руководитель А.Я. Вуль) лабораторная тема на 2014-16 гг.

Тема: "Синтез оптически активных материалов на основе наноалмазов, модифицированных ионами 3d-4f элементов". (Руководитель А.Я. Вуль, А.А. Возняковский) РНФ 14-13-00795

Тема: "Термоэлектрический преобразователь с рекордными параметрами на основе углеродных наноструктур: разработка научных основ". (Руководитель Е.Д.Эйдельман ) РНФ 16-19-00075

Тема: "Развитие методов комбинированной нейтронно-синхротронной диагностики для анализа строения композиционных материалов на основе наноуглеродных и полимерных структур" . (Руководитель Ф.М. Шахов). РФФИ №14-23-01015 (2014-2016).

Тема: "Формирование и самоорганизация примесей и дефектов в нанокластерах" (Руководитель А.Я.Вуль) Программа Президиума РАН «Квантовые мезоскопические и неупорядоченные системы» Научное направление Подпрограммы: Нанокристаллические и нанокластерные структуры и структуры на основе эффектов самоорганизации примесей и дефектов

Тема: "Конструирование систем частиц детонационных наноалмазов с помощью направленной функционализации поверхности" (Руководитель А.Я.Вуль)Программа фундаментальных исследований Президиума РАН № 24 «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЙ НАНОСТРУКТУР И НАНОМАТЕРИАЛОВ» Подпрограмма: II Наноматериалы Научное направление Программы: Физико-химические основы конструирования и управления свойствами наночастиц, наноразмерных и нанопористых структур

Тема: "Физика электронных процессов в двумерных материалах на основе оксида графена". (Руководитель А.Т. Дидейкин) РФФИ № 15-02-05153 (2015-2017).

Тема: "Исследование возможности создания нового легкого и прочного конструкционного материала на основе композита алюминий-углеродные нановолокна". (Руководитель А.А.Возняковский). РФФИ 16-32-80092

Тема: "Исследование процессов формирования композиционных углеродных наноматериалов с заданной величиной теплопроводности". (Руководитель С.В. Кидалов). РФФИ 16-03-01084 А

Тема: "Сверхпроводимость алмаза. Синтез, исследование, модель". (Руководитель К.В. Рейх). Грант Президента РФ МК-6048.2015.3

Тема: "Создание композиционного материала алюминий/нановолокно и изучение его прочностных и теплофизических параметров". (Руководитель А.А.Возняковский). Грант УМНИК (Фонд Бортника)

Завершенные проекты

Тема: "Магнитные взаимодействия в системе спинов краевых состояний в нанографене получаемом из наноалмаза". РФФИ-JSPS 12-02-92107-ЯФ_а (Руководитель Осипов В.Ю.)

Тема: "Синтез сверхтвердых кристаллических соединений в системе бор-углерод-азот при высоком давлении и высокой температуре". (Руководитель Ф.М. Шахов). РФФИ 12-02-00108-а (2012-2014)

Тема: "Магнитные фотоактивные многоуровневые структуры на основе наноалмазов, функционализированных ионами лантаноидов". (руководитель А.Я. Вуль) РФФИ №13-03-12421 (2013-2014)

Тема: "Исследование теплопроводности наножидкостей на основе детонационных наноалмазов". (Руководитель С.В. Кидалов) РФФИ 12-08-00174 (2012-2014)

Тема: "Тепловое сопротивление Капицы на границе между металлом и диэлектриком" (2012-2013). РФФИ 12-02-31518 мол-а (Руководитель Рейх К.В.)

Тема: "Состав поверхности частиц детонационного наноалмаза и устойчивость образуемых ими коллоидных систем" (2012-2013).РФФИ 12-03-31231 мол- (Руководитель Шестаков М.С.)

Результаты выполненных проектов в 2008-2012 г.г.

Тема: "Исследование электронных свойств углеродных структур, формируемых из наноалмазов детонационного синтеза" (Руководитель А.Я.Вуль) Программа фундаментальных исследований Президиума РАН «Влияние атомно-кристаллической и электронной структуры на свойства конденсированных сред» (2007-2012)
Исследованы механизмы, определяющую аномально высокую эффективность полевой эмиссии электронов из углеродных наноструктур, показано, что она определяется соотношением в них доли sp2 и sp3 фаз гибридизованного углерода и оптимальный эмиттер может быть сформирован из слоя одиночных 4 нм частиц детонационного алмаза, нанесенных на проводящую, например графеновую подложку. Предложен метод получения таких эмиттеров. Экспериментально и теоретически исследованы оптические характеристики гидрозолей детонационных наноалмазов и показана возможность определения sp2/ sp3 структуры 4 нм наноалмазных частиц комбинацией оптического поглощения и динамического рассеяния света.

Тема: "Исследование физико-химических свойств углеродных наночастиц, направленных на формирование наноматериалов и структур с заданными свойствами" (Руководитель А.Я.Вуль)Программа фундаментальных исследований Президиума РАН № 21 «Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов» (2008-2012)
Изучены физико-химические способы получения графена – из терморасширенного графита и предварительно синтезированного оксида графита, и предложен метод получения бездефектной пленки графена одноатомной толщины с продольными размерами до 30 мкм. Полученные структурные характеристики графена соответствуют мировому уровню 2010 года.

Тема: "Перспективные исследования и технология наноуглерода". (НОЦ, руководитель А.Я.Вуль совместно с лабораториями В.В.Гусарова, А.А.Лебедева, В.Г.Голубева Ю.С.Гордеева, П.Г.Баранова, Ю. Кумзерова). Госконтракт ФАНИ (2009-2011)
Изучена структура агрегатов в системах жидкость – ДНА и влияние модификации поверхности наноалмазных частиц ионами металлов на формирование этих агрегатов.
Совместно с лабораторией В.В.Гусарова исследовано влияния топологии структуры на тип sp гибридизации связи в нанопористом углероде, получаемом термохимической обработкой карбида кремния, показали, как температура термохимической обработки (ТХО) в диапазоне 700-1600 0С изменяет топологию нанопор – их характерный размер распределение по размерам и долю sp3 гибридизованных связей.
Совместно с лабораторией П.Г.Баранова впервые показано гигантское возрастание концентрации NV дефектов в алмазных композитах, полученных при высокотемпературном спекании при высоком давлении детонационных наноалмазов.
Совместно с лабораторией В.Г.Голубева исследованы процессы заполнения опалов наноалмазами с целью получения алмазных фотонных кристаллов.

Тема: "Исследование керамических материалов на основе наноалмаза, полученных спеканием при высоком давлении". Госконтракт (2009-2011)
Исследована теплопроводность композитов алмаз-парафин, полученных инфильтрацией углеводородной связки с коэффициентом теплопроводности 0,2 Вт/(м*К) в плотный слой частиц алмаза (теплопроводность ~1500 Вт/(м*К)) с размером частиц 400 мкм, а также 180 мкм. Расчеты по распространенным моделям, рассматривающим изолированные включения в матрице, показывают, что наибольшее приближение к измеренным значениям теплопроводности композита 10-12 Вт/(м*К) достигается при использовании дифференциальной эффективной модели (DEM), максвелловская схема среднего поля дает сильно заниженное расчетное значение, а теория эффективной среды – чрезвычайно завышенное.

Тема: "Физическое материаловедение графена, получаемого химической модификацией кристалличекого графита, и родственных наноуглеродных материалов". (руководитель А.Т.Дидейкин) Гос.контракт Минобрнаука (2010-2012)
Показана возможность формирования графеновых пленок с размерами однородных участков до 40 мкм на различных подложках( включая кремний, слюду, кварц)методом восстановления осажденных пленок оксида графена, полученного из природного кристаллического графита.

Тема: "Синтез сверхтвердых кристаллических соединений в системе B-C-N при высоком давлении и температуре". (Руководитель Ф.М.Шахов) Госконтракт Минобрнауки (2009-2011)
Проведен синтез сверхтвердых кристаллических материалов в системе B-C-N при высоком давлении и высокой температуре. Исследованы спектры дифракции рентгеновских лучей полученных соединений. Получены соединения: aC3N4 (в микро количествах) и кубическая фаза BC2N в макро количествах

Тема: "Теория электрон-фононного взаимодействия в локальной наноразмерной области". (Руководитель К.В.Рейх). Госконтракт с Минобрнауки. (2010-2011)
Изучены особенности электрон-фононного взаимодействия в углеродной наноструктуре, представляющей собой смесь фаз sp2 и sp3 гибридизованного углерода.

Тема: "Физическое материаловедение углеродных материалов для источников одиночных фотонов на основе одиночных дефектов, оптически контролируемой спинтроники, нового поколения магнитометров с наноразмерным разрешением и нетоксичных биологических меток". Руководитель П.Г.Баранов. Совместная работа с лаб. П.Г.Баранова, отд. Ю.Г.Кусраева). Госконтракт с Минобрнауки. (2009-2011)
Экспериментально показано, что в детонационных наноалмазах с размерами 4.5-5 нм одиночные доноры азота, и многовакансионные комплексы являются стабильными дефектами, входящими в кристаллическое ядро ДНА.

Тема: "Фундаментальные исследования физических и физико-химических свойств углеродных нанокластеров с целью создания новых наноматериалов на их основе". (2009-2010)
Изучались механизмы, определяющие структурные фазовые переходы в наноалмазах и механизмы, ответственные за агрегацию наночастиц, показано определяющее влияние состояние поверхности на механизм агрегации. Обнаружена аномально высокая концентрация люминесцирующих NV комплексов в композитах наноалмазов при их спекании при высоких температурах и давлениях

Тема: "Фундаментальные основы модификации поверхности ультрананокристаллических алмазов". Проект РФФИ 09-02-92477 МНКС-а. (Руководитель А.Я.Вуль)(2009-2010)
Приготовлены и исследованы детонационные наноалмазы (ДНА) с поверхностью модифицированной ионами металлов (медь, кобальт, железо, никель, ванадий). Многозарядные ионы переходных металлов прикрепляются к поверхности частиц ДНА посредством ионообмена с протонами карбоксильных групп –COOH.
При исследовании ДНА использованы методы рентгеновской дифракции, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения ИК, ЭПР, ЯМР спектроскопии.
Основное внимание уделено ДНА, поверхностно модифицированному медью и кобальтом. Уникальный вид ЭПР спектров ионов бивалентной меди позволило оценивать ее содержание и использовать ее для зондирования собственных ЭПР дефектов в ДНА с g- фактором g=2.0027. Определена глубина залегания поверхностных и объемных парамагнитных центров в частицах ДНА, имеющих одинаковую природу происхождения- разорванных ковалентных С-С связей в алмазном ядре ДНА. В спектрах ЭПР ДНА найден новый тип парамагнитных дефектов - обменно-связанные пары спинов (с суммарным спином S=1 в рамках синглет- триплетной модели) от ближайших оборванных C-C связей (так называемые димеры). Указанный тип дефектов является универсальным и присутствует во всех типах исследованных ДНА. Исследован ЭПР сигнал и спины краевых состояний в многослойных нанографитах луковичной формы, полученных из наноалмазов, и выявлена роль парамагнитного кислорода (S=1) в магнитном взаимодействии со спинами краевых состояний (S=1/2) от границ типа зигзаг нанографита.
Обнаружено, что парамагнитный кислород значительно уширяет сигнал ЭПР от спинов краевых состояний нанографита (на 3-5 мТ), и является своеобразным точечным пробником для их тестирования в последовательных циклах взаимодействия c атмосферой кислорода.

Тема: "Агрегация, самоорганизация и устойчивость в двухфазных системах жидкость – нанокристаллический алмаз". (руководитель А.Т.Дидейкин) Проект РФФИ 08-08-00983-а (2008-2010)
Решена важнейшая проблема технологии и применения детонационных наноламазов, стоявшая с момента их первого синтеаза – получена стабильная суспензия изолированных монокристаллыичеких алмазных частиц размером 4.5 нм без использования прямого механического воздействия.

Тема: "Исследование теплового транспорта и тепловой проводимости границ в компазитах и наножидкостях на основе детонационных наноалмазов". (Руководитель С.В.Кидалов) Проект РФФИ 09-08-01200-а (2009-2011)
Методом дифракции рентгеновского излучения показано, что в процессе спекания ДНА при высоком давлении и температуре происходит увеличение ОКР ДНА с 4 до 12 нм.
Увеличение размеров ДНА при спекании, происходит по механизму «ориентированного присоединения (агрегации)», поскольку нет переноса вещества через жидкую фазу.

Тема: "Взаимозависимость типа химической связи и структуры как инструмент управления свойствами углеродных наноматериалов". (Руководитель А.Я.Вуль) Проект РФФИ 09-03-12153-офи-м (2009-2011)
Изучены свойства детонационного наноалмаза как носителя металла катализатора. Исследовано влияние соотношения углеродных компонентов с различной гибридизацией С-С связи в углеродном носителе с целью выяснения влияния природы и состава металлических компонентов металл-углеродных наноструктурированных катализаторов на их активность и селективность в дегидрировании. Полученные результаты, демонстрируют высокую каталитическую активность палладия, нанесённого на наноалмаз, в реакциях гидрирования.

Проект “NANORAY” (Европейская программа FP7). (2009-2011)
Проведен анализ оптимальных конструкций автоэлектронных эмиттеров и управления электронными потоками в малогабаритной трубке. Исследованы процессы получения однородного массива эмиссионных точек детонационных наноалмазов, нанесенных на кремниевую подложку.