Том 70, № 1 (2025)

Проведено моделирование структуры и свойств санмартинита ZnWO₄ методом эмпирических межатомных потенциалов. Разработана система согласованных межатомных потенциалов, позволяющая описать структуру, упругие и термодинамические свойства вольфрамата цинка и дающая возможность моделировать более сложные композитные среды с участием этого компонента.

Медьсодержащий фермент тиоцианатдегидрогеназа (TcDH) катализирует реакцию окисления тиоцианата до цианата и элементной серы. Сегодня известны пространственные структуры двух бактериальных TcDH (tpTcDH и pmTcDH). Оба фермента представляют собой димеры и содержат в активном центре трехъядерный медный центр. Важным отличием между этими ферментами является то, что в кристалле субъединицы димера tpTcDH принимают идентичные конформации, а субъединицы димера pmTcDH находятся в разных конформациях – закрытой и открытой. Для выяснения роли ионов меди в изменении конформации TcDH установлена структура апоформы pmTcDH, в которой обе субъединицы димера имели закрытую конформацию. Настаивание кристаллов апоформы медью приводило к восстановлению трехъядерного центра и конформационным перестройкам субъединиц.

Экспериментально методами микроспектроскопии комбинационного рассеяния света, просвечивающей электронной микроскопии и с помощью численного моделирования продемонстрировано, что при воздействии интенсивного (10¹³–10¹⁴ Вт/см²) фемтосекундного (~100 фс) лазерного импульса на кремниевую подложку с ориентацией (111) на поверхности и в объеме формируются новые полиморфные фазы Si-III и Si-XII, локализованные в дефектах решетки, а также на периферии абляционного кратера. Такая локализация фаз вызвана многостадийностью лазерно-индуцированных фазовых переходов в кремнии. Они инициируются ударной волной, в результате при субнаносекундных временах запускается каскад преобразований: Si-I → Si-II → Si-III/Si-XII. Фазовый переход Si-I → Si-II происходит на переднем фронте ударной волны, в то время как на ее заднем фронте возникает поле динамических напряжений в материале, в котором становится возможен фазовый переход Si-II → Si-III/Si-XII. На субмикросекундных временных масштабах большая часть новых фаз исчезает при релаксации материала в исходное состояние.

С помощью фотолюминесцентной спектроскопии исследованы люминесцентные и лазерные свойства микротрубок ZnO, синтезированных модифицированным методом термического испарения. Показано, что лазерная генерация в ближнем УФ-диапазоне возбуждается на модах шепчущей галереи. Продемонстрирована возможность достижения низких порогов лазерной генерации (вплоть до ~8 кВт/см²) и высоких оптических добротностей (свыше 3900). Предложен механизм формирования таких микрокристаллов, основанный на предположении об одновременном росте и травлении вдоль кристаллографического направления [0001].

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование влияния несовершенства поляризатора, анализатора и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) на результаты измерений спектров коэффициентов пропускания кристаллов семейства лангасита, вырезанных параллельно оптической оси. Показано, что при отсутствии анализатора появляются осцилляции на спектрах пропускания, амплитуда которых зависит от поворота кристалла. Эти осцилляции связаны с линейным двупреломлением и появляются из-за несовершенства ФЭУ, который играет роль частичного анализатора. Из полученных спектров вычислены параметры ФЭУ в зависимости от длины волны. Проведен расчет двупреломления исследуемых кристаллов и получена оценка погрешности такого расчета. Показано, что неидеальность оптических элементов не приводит к дополнительным погрешностям при расчете двупреломления. Таким образом, когда пластинка вырезана перпендикулярно оптической оси, проявляется циркулярное двупреломление, когда параллельно – линейное двупреломление.

Методом молекулярной динамики исследованы особенности ионного переноса в кристаллах парателлурита α-TeO₂ в условиях внешнего постоянного электрического поля. Показано, что анизотропия ионного транспорта в большей степени проявляется при наложении поля Е вдоль оси с: при Е = 350 кВ/мм наблюдается увеличение диффузии примерно в 2 раза для кристаллов с кислородными вакансиями и в 3 раза для образцов с дополнительными междоузельными атомами кислорода.

Методом проводящей атомно-силовой микроскопии выполнены исследования кристаллов-суперпротоников Cs₃(HSO₄)₂(H₂PO₄) и Cs₄(HSO₄)₃(H₂PO₄) при повышении температуры. Измерены локальные вольт-амперные характеристики, зарегистрировано увеличение проводимости при 413–453 К для Cs₃(HSO₄)₂(H₂PO₄) и Cs₄(HSO₄)₃(H₂PO₄) на 2 и 3 порядка соответственно. Показаны различия проводящих характеристик кристаллов разного состава в окрестности фазового перехода. Получена информация о топографических и электрических особенностях кристаллических фаз до и после воздействия температуры и электрических полей. Проведена оценка влияния внешних факторов на стабильность микроструктуры поверхности. Обсуждаются возможные механизмы структурно-фазовых превращений изоструктурных соединений с различным соотношением сульфатных и фосфатных групп.

Проведен расчет коэффициента отражения электронов средней энергии (~10 кэВ) при их нормальном падении на тонкую растущую монокристаллическую пленку. Показано, что при этом имеет место квантовый размерный эффект, который проявляется в гармонических осцилляциях интенсивности отраженного пучка. Амплитуда и период колебаний зависят от толщины растущей пленки и энергии падающих электронов. Приведена графическая иллюстрация полученных результатов.

Получены электропроводящие микро- и нановолокнистые нетканые материалы методом электроформования растворов смесей полианилина и ряда крупнотоннажных полимеров (полиамида-6, полилактида, полистирола, полиэтиленоксида). Средний диаметр волокон находится в диапазоне 0.5–6 мкм, при этом введение полианилина в формовочный раствор приводит к снижению диаметра волокон. Состав полученных материалов подтвержден методом ИК-спектроскопии. Установлено, что в процессе электроформования наблюдается изменение надмолекулярной структуры полиамида-6 и полилактида (переход от α-фазы к γ- и аморфной фазам соответственно), при этом полианилин не образует кристаллических структур. Показано, что удельная электропроводность полученных нетканых полотен может достигать 10^–3 См/см, что позволяет применять их как в тканевой инженерии, так и в органической электронике.

Методом молекулярной динамики проведено моделирование гетеронаноструктур, образующихся при заполнении иодидом серебра и наночастицами оксида кремния одностенных углеродных нанотрубок типа “кресло” (12,12). Результаты компьютерного моделирования показывают, что в таких трубках возможно образование устойчивых наноструктурированных “внутренних нанокомпозитов” с включениями AgI и кластеров оксида кремния различной конфигурации. Кластеры Si₃O₆ линейного и планарного типа в различной степени влияют на подвижность ионов серебра в исследуемых сложных гетеронаноструктурах AgI|Si₃O₆@ОСУНТ.

Исследована кристаллическая структура эпитаксиальных многослойных пленок {In_0.1Ga_0.9As/GaAs} × × 10 и {In_0.2Ga_0.8As/GaAs} × 10 на подложках GaAs с различной ориентацией (100), (110), (111)А с целью выявления особенностей, которые могут быть связаны с обнаруженной ранее повышенной эффективностью генерации терагерцевого излучения в пленках с ориентацией (110) и (111)А. Обнаружены существенные концентрации двойников и дефектов упаковки в пленках на нестандартных подложках GaAs (110) и (111)А. С помощью анализа осцилляций толщины на кривых дифракционного отражения уточнен состав и толщины отдельных слоев гетероструктур на подложках GaAs (100).

Методами атомно-эмиссионной спектроскопии и энергодисперсионного рентгеновского микроанализа проведено исследование основного состава полихромных эмалей трех бронзовых изделий, найденных на территории Владимира и Суздальского Ополья, – колта, привески-иконки и креста, датируемых XII–XIII вв. Благодаря богатому колориту изделий изучены технологические особенности широкого спектра цветных эмалей: белой, черной, серой, светло-серой, сине-фиолетовой, красно-коричневой, коричневой, зеленой, сине-зеленой, бирюзовой, желтой. Полученные результаты позволили предположить византийское происхождение эмалей и местное производство самих изделий.

Разработана аддитивная модель расчета комбинаторной (шэнноновской) сложности сигнатуры натурального тайлинга, который используют для описания топологических свойств микро- и мезопористых материалов, в частности цеолитов. Для расчета сложности данного вида cоставлен программный код на языке Python. Код протестирован для тайлингов цеолитного типа, обнаружены корреляции рассчитанной сложности сигнатуры тайлинга и комбинаторной сложности производящей тайлинг структуры.