Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
Search Results
Item Analysis of the Dynamic and Structural Characteristics’ Behavior in NaCl Single Crystals Pre-deformed and Х-ray Irradiated(Sumy State University, 2020) Petchenko, O.M.; Petchenko, G.О.; Boiko, S.М.; Bezugly, A.V.Імпульсним ехо-методом у діапазоні частот 37,5-232,5 МГц на монокристалах NaCl із величиною залишкової деформації 0,5 % при кімнатній температурі вивчено поведінку дислокаційного декремента Δd(f) в умовах варіювання дози Х-опромінення зразків в інтервалі 0-600 Р. Встановлено, що із зростанням дози опромінення спостерігається ефект гасіння амплітуди дислокаційного резонансу, що призводить до помітного відновлення вихідних акустичних характеристик кристалів. Також відзначається, що високочастотні асимптоти вказаних характеристик збігаються в суцільну лінію, що є характерною особливістю акустичного експерименту з опроміненими кристалами. З частотних кривих, знятих для кристалів з різними дозами опромінення, в рамках струнної дислокаційної теорії ГранатоЛюкке визначено залежності коефіцієнта в’язкості В і середньої ефективної довжини дислокаційного сегменту L від дози Х-опромінення ξ. У рамках моделі Штерна і Гранато було вивчено хід експериментальних залежностей Δm( ξ), fm( ξ) і L( ξ). Виконано перевірку теоретичних передбачень моделі стосовно зростання чи спаду вказаних характеристик з часом Х-опромінення t за законом (1 + βt)2. Спостерігається добра відповідність поміж собою залежностей L(ξ), одержаних в рамках розрахунку за теоріями Гранато-Люкке і Штерна-Гранато. Одержані результати демонструють той факт, що коефіцієнт динамічного гальмування дислокацій В не залежить від дози Х-опромінення у вивченому інтервалі доз 0-600 Р. Це підтверджує уявлення щодо того, що коефіцієнт демпфування В є фундаментальною характеристикою кристала, що залежить лише від взаємодії дислокацій з його фононною підсистемою і не залежить від параметрів дислокаційної структури кристалів.Item Structural and Phase Elemental Distribution in Pulsed Plasma Coating Deposited with Cemented Carbide Cathode(Sumy State University, 2020) Efremenko, V.G.; Chabak, Yu.G.; Shimizu, K.; Pastukhova, T.V.; Espallargas, N.; Fedun, V.I.; Zurnadzhy, V.I.Метою даної роботи є дослідження мікроструктурних особливостей покриття, одержаного імпульсно-плазмовою обробкою з використанням твердого сплаву WC-TiC-Со (Т15К6) у якості розхідного (еродуючого) електрода. Покриття наносили на низьколеговану конструкційну сталь 75Г1 за допомогою електротермічного аксіального плазмового прискорювача з потужністю дугового розряду до 20 МВт. В роботі використали мікроскопічний аналіз (за допомогою скандувальних мікроскопів Quanta FEG 650 FEI та Ultra-55 Carl Zeiss), енергодисперсійну спектроскопію (JED-2300, JEOL) та вимірювання мікротвердості (FM-300, Future-Tech Corp.) при навантаженні 20 г. Було встановлено, що після 10 плазмових імпульсів на поверхні сталі утворилось покриття товщиною 95-125 мм, а між покриттям та основою виник модифікований сталевий шар товщиною 33-40 мкм. Покриття складалось із матриці зі структурою високовуглецевого мартенситу або суміші мартенситу і залишкового аустеніту з мікротвердістю 415-977 HV (середнє значення 707 ± 113 HV). В межах матриці виявлено випадково розташовані глобулярні карбіди, збагачені вольфрамом (W,M)C або титаном (Ti,M)C діаметром 0,1-9,1 мм. Загальна об’ємна частка карбідів становила 15 %. EDS дослідження показало, що карбіди одночасно вміщували як вольфрам, так і титан, тобто вони не були "відірвані" з катоду і перенесені плазмовим потоком, а утворились in situ із рідини при кристалізації покриття. Матеріальний вклад катоду в формування покриття не перевищив 17 %, що пояснюється незначною ерозією твердого сплаву через високу температуру плавлення карбідів WC і TiC. Покриття в основному складалося з продуктів ерозії сталевого електроду (аноду) плазмового прискорювача. Матриця покриття виявилась легованою рядом елементів (W, Ti, Co, Cu), які еродували з поверхні катоду під час його плавлення та випаровування під дією високострумового розряду в камері прискорювача.Item Calculation of Physicochemical Conditions of the Formation of Protective Coatings Based on Carbides and Nitrides of Chromium(Sumy State University, 2020) Харченко, Надія Анатоліївна; Харченко, Надежда Анатольевна; Kharchenko, Nadiia Anatoliivna; Дегула, Андрій Іванович; Дегула, Андрей Иванович; Dehula, Andrii Ivanovych; Hignjak, V.G.; Говорун, Тетяна Павлівна; Говорун, Татьяна Павловна; Hovorun, Tetiana Pavlivna; Smokovych, I.Y.Проведено теоретичні розрахунки фізико-хімічних умов процесу дифузійного насичення вуглецевих сталей азотом, вуглецем та хромом в умовах низького тиску в середовищі хлору. Визначено ймовірний фазовий склад в результаті дифузійного насичення. Встановлено температурний інтервал існування карбідів та нітридів. Визначено основні ймовірні конденсовані та газові фази, що утворюються в результаті насичення вуглецевих сталей вуглецем, азотом та хромом. Проаналізовано, як змінюється кількість конденсованої та газової фаз залежно від зміни температури процесу дифузійного насичення. Теоретично встановлено, що в результаті нанесення захисного покриття основними конденсованими фазами будуть два нітриди хрому CrN, Cr2N та карбід хрому Cr3C2. Встановлено температурний інтервал існування основних зміцнюючих фаз. Проаналізовано системи з вмістом кисню. Відзначається утворення оксидів хрому в газовому стані. Визначено, що на першій та заключній стадіях насичення (початкові та кінцеві температури процесу насичення) основною фазою, що містить хром, є карбід хрому та майже повна відсутність нітриду Cr2N. Температура 1300 К – оптимальна температура, при якій утворюється комплексне покриття нітрид-карбід хрому. Таке поєднання шарів захисного покриття буде мати оптимальні властивості з точки зору захисту від зносу та корозії.Item Investigation of the Electrophysical Influence on the Antiwear Properties of Hydrocarbon Liquids(Sumy State University, 2020) Marchuk, V.Ye.; Kindrachuk, M.V.; Morozov, V.I.; Garmash, O.M.; Dukhota, O.I.; Fedorchuk, S.V.; Naumenko, N.O.Розглянуто застосування електрофізичного впливу на вуглеводневі рідини з метою поліпшення їх експлуатаційних показників та зміну магнітної сприйнятливості вуглеводневих палив і олив. Експериментальними дослідженнями зносостійкості сталі ШХ-15 встановлено, що застосування способу електрофізичного впливу при сигналі абсорбції значно покращує протизносні властивості гасу і зменшує знос контактуючих поверхонь сталі в середовищі гасу ТС-1 на 34-38 %. При впливі електрофізичного способу при отриманні сигналу емісії (виникнення ефекту подвійного ядерного резонансу) протизносні властивості гасу погіршуються, що призводить до збільшення зносу зразків сталі на 16-20 %. Показник протизносних властивостей гасу при цьому зменшується до 85 %. Це пояснюється зменшенням окислювальної активності вуглеводневого середовища за рахунок зміни взаємодії з парамагнітним киснем і збільшенням концентрації розчиненого кисню в зоні тертя. При надлишку кисню в зоні тертя процес окислення сталі йде до утворення кінцевих продуктів зношування. Товсті плівки суміші окислів мають невисоку міцність, вони крихкі і руйнуються під дією сил тертя. В подальшому процес окислення повторюється і спостерігається інтенсивний знос і значні коливання сили тертя, що призводить до яскраво вираженого схоплювання. Аналіз отриманих результатів методом емісійної спектроскопії показав певний зв'язок між протизносними властивостями і складом гасу ТС-1. Після електрофізичного впливу і напрацювання гасу в чотири рази збільшився вміст смолистих сполук, на ~ 23 % зменшився вміст кисневих сполук і на ~ 25 % сірчистих, що говорить про поліпшення протизносних властивостей гасу, а отже і про можливість збільшення критичного навантаження. Досліджено електрофізичний вплив на магнітну сприйнятливість гасу ТС-1. Експериментальними дослідженнями встановлено збільшення діамагнетизму гасу. Максимальна зміна χd = – 0.7227∙10 – 6 відбувається через 60-70 хвилин після електрофізичного впливу за рахунок релаксаційних процесів, що характеризують обмін енергією між системою ядерних спінів водню і електронами парамагнітних центрів (розчиненого кисню) з утворенням діамагнітних комплексів.Item Model of Tunneling Current on Bilayer Armchair Graphene Nanoribbon Tunnel Field Effect Transistor Using Transfer Matrix Method(Sumy State University, 2020) Suhendi, E.; Fadhillah, M.F.; Anjaningsih, I.; Ulhaq, S.D.; Fadhillah, A.; Rusdiana, D.Тунельний струм в тунельних польових транзисторах на базі двошарової графенової нанострічки (BAGNR) моделюється напівчисловими методами. Потенційні профілі польових транзисторів діляться на кілька сегментів за числовими методами. Метод матриці переносу (TMM) – це числовий метод, що використовується для обчислення коефіцієнта проходження електронів. Використовуючи результати обчислення коефіцієнта проходження електронів методом ММТ, тунельний струм був отриманий за формулою Ландауера за допомогою методу квадратур Гауса-Лежандра. Тунельний струм обчислюється варіацією числа змінних, а саме напруги затвору (VG), напруги стоку (VD), температури, коефіцієнту N, товщини оксидного шару та довжини пристрою. У цьому дослідженні також був проведений розрахунок частоти зрізу на тунельному польовому транзисторі. Результати розрахунку тунельного струму показують, що більше значення VG може впливати на струм насичення. Крім того, чим вища температура, тим нижче значення тунельного струму. Розрахунок тунельного струму також показує, що чим ширше BAGNR, тим більший тунельний струм. Це пов'язано з впливом ширини BAGNR, що робить ширину забороненої зони (Eg) меншою. Значення частоти зрізу на тунельному польовому транзисторі на базі BAGNR, отримане в цьому дослідженні, становить 3,96-8,9 ТГц.Item The Influence of the Phase Composition of the B-N-C System Composite Material on Its Physical-mechanical and Tribological Characteristics(Sumy State University, 2020) Volkogon, V.M.; Avramchuk, S.K.; Kravchuk, A.V.; Pavlychuk, T.V.; Antonyuk, V.S.; Avramchuk, K.І.Наведено результати досліджень фізико-механічних та триботехнічних характеристик композиційних матеріалів на основі вюртцитного нітриду бору різного фазового складу, які вміщують алмазну складову у вигляді елементів мікроструктури композиту та твердого розчину алмазу в нітриді бору. Встановлено, що максимальна твердість композитів формується в діапазоні температур Т = 1600- 1700 °С, а подальше підвищення температури спікання супроводжується зниженням твердості, обумовленого збиральною рекристалізацією матеріалу та послабленням міжзеренних границь. Максимальні показники фізико-механічних характеристик мають композити, отримані при температурі Т = 1700 °С. Визначено вплив фазового складу композиційного матеріалу на його триботехнічні властивості при сухому терті по стальному контртілу в умовах ступінчатої зміни швидкості ковзання в діапазоні V = 6-14 м/с при навантаженні 20 Н. Отримані результати можуть бути використані для розробки практичних рекомендацій щодо ефективного застосування композитів системи "ВNв-алмаз" в процесах металообробки, а також у важконавантажених парах тертя в умовах обмеженого змащення.Item Electrical Conductivity and Magnetoresistive Properties of Film Alloys Based on Permalloy Fe0.5Ni0.5 and Copper(Sumy State University, 2020) Бездідько, Олександр Валерійович; Бездидько, Александр Валерьевич; Bezdidko, Oleksandr Valeriiovych; Шкурдода, Юрій Олексійович; Шкурдода, Юрий Алексеевич; Shkurdoda, Yurii Oleksiiovych; Шпетний, Ігор Олександрович; Шпетный, Игорь Александрович; Shpetnyi, Ihor OleksandrovychВ роботі представлені експериментальні результати стосовно магніторезистивних властивостей та електропровідності середньоентропійних сплавів на основі пермалою Fe0,5Ni0,5 та Cu з концентрацією міді від 5 до 50 %, отриманих методом одночасного осадження у вакуумі. Показано, що фазовий склад як свіжосконденсованих так і термостабілізованих при температурі 700 К плівкових сплавів товщиною d = 20-100 нм відповідає ГЦК фазі т.р. FeNi(Cu) з параметром решітки а = 0,360-0,361 нм. Після відпалювання зразків при температурі 700 К фіксується збільшення розміру кристалітів до 50 нм. Для всіх зразків фіксується анізотропний характер польових залежностей магнітоопору з амплітудним значенням 0,02-0,3 % в залежності від товщини та вмісту Cu. При збільшенні концентрації міді величина поздовжнього і поперечного магнітоопору зменшується. Відпалювання плівкових сплавів приводить до збільшення величини анізотропного магнітоопору в 1,5-3 рази. Зниження температури вимірювання до 120 К приводить до зростання величини магнітоопору у 1,3-1,5 рази. Для плівок з d = 20-30 нм та вмістом міді 5-30 % величина питомого опору складає (40-55)·10 – 7 Ом·м, а для плівок з d = 40-70 нм та вмістом міді 40-50 % – (10-20)·10 – 7 Ом·м. Відпалювання зразків при температурі 700 К призводить до незворотнього зменшення питомого опору в 1,5-2 рази залежно від товщини та вмісту Cu. Для всіх термостабілізованих зразків спостерігаються типові металічні температурні залежності питомого опору.Item Biosensors: Design, Classification and Application(Sumy State University, 2020) Іншина, Наталія Миколаївна; Иншина, Наталия Николаевна; Inshyna, Nataliia Mykolaivna; Чорна, Інна Валентинівна; Черная, Инна Валентиновна; Chorna, Inna Valentynivna; Прімова, Людмила Олександрівна; Примова, Людмила Александровна; Primova, Liudmyla Oleksandrivna; Гребеник, Людмила Іванівна; Гребеник, Людмила Ивановна; Hrebenyk, Liudmyla Ivanivna; Хижня, Ярослава Володимирівна; Хижня, Ярослава Владимировна; Khyzhnia, Yaroslava VolodymyrivnaУзагальнено дані сучасних наукових досліджень про будову біосенсорів, їх класифікацію та використання у різних галузях практичної діяльності людини. Охарактеризовано різновиди біосенсорів залежно від типу біорецептора і фізико-хімічного перетворювача у їх складі. Розглянуто особливості будови біосенсорів на основі ферментів, клітин, клітинних органел, тканин, нуклеїнових кислот, антитіл, аптамерів. Описано принципи функціонування оптичних, акустичних, калориметричних, п’єзоелектричних, електрохімічних біосенсорів. Узагальнено дані про конструювання біосенсорів нового покоління. Проведено порівняння ефективності різних методів іммобілізації біорецепторів. Охарактеризовано фізичні (фізична адсорбція, включення у матрицю, інкапсулювання) та хімічні (ковалентне зв’язування, перехресні міжмолекулярні взаємодії) методи іммобілізації біорецепторів. Розглянуто способи покращення електрохімічних властивостей біосенсорів шляхом включення до їх складу вуглецевих наноматеріалів (нанотрубки, графен, оксид графену) та наночастинок металів. Наведено приклади застосування біосенсорів для оцінки якості харчових продуктів та питної води, контролю технологічних процесів у різних галузях промисловості, визначення рівня забруднення довкілля токсичними сполуками, моніторингу показників стану здоров’я людини, виявлення мікроорганізмів та їх токсинів, що можуть бути використані в якості біологічної зброї та ін. Обговорюються подальші перспективи розвитку біосенсорних технологій.Item Electroconductive and Polarization Properties of Inorganic-organic MCM-41 ˂PTHQ˃ Encapsulant(Sumy State University, 2020) Ivashchyshyn, F.O.; Baryshnikov, G.V.; Galagan, R.; Litvin, V.; Calus, D.; Shvets, R.Ya.; Chabecki, P.; Pokladok, N.T.В роботі представлено результати досліджень формування неорганічно-органічного гібриду МСМ-41 ˂PTHQ˃. Вибір матеріалу-"гостя" задовольняв умові геометричній комплементарності гостьових позицій вихідної матриці-"господаря" по відношенню до гостьового кавітандного компоненту. З метою отримання функціональної гібридності клатратної структури МСМ-41 ˂PTHQ˃ матеріал-"гість" підбирався чутливим до зовнішніх фізичних полів. В результаті синтезу було створено структуру із великою площею наногетеромеж. Дослідження електропровідності проведено методом імпедансної спектроскопії. Впровадження гостьового компоненту приводить до розщепленням домішкового енергетичного спектру, що супроводжується виникненням квантових ям. Це в свою чергу приводить до появи осциляції в середньочастотному діапазоні залежності ReZ(ω). Накладання постійного магнітного поля значним чином впливає на поведінку ReZ(ω) в середньочастотному діапазоні (відбувається дзеркальне відображення залежності). Це може свідчити про певний зсув енергетичного спектра відносно рівня Фермі постійним магнітним полем в результаті якого міняється знак асиметрії густини станів над і під рівнем Фермі. Зроблено припущення, що асиметрія густини станів відбувається саме за рахунок гостьового компоненту, і це підтверджує вигляд спектрів термостимульованого розряду (мінізонний характер з глибокими квантовими ямами). Двохдуговий вигляд діаграм Найквіста та представлена еквівалентна схема з індуктивною ланкою відображають бар'єр, який виникає на межі розділу фаз. Дія магнітного поля призводить до зростання діелектричної проникності в низькочастотному діапазоні, що в поєднанні з низьким значенням tgδ дозволяє накопичувати електричний заряд під дією магнітного поля на квантовому рівні. Знайдено умови, при яких синтезовані наногібриди можуть виявитися цікавими в якості квантових акумуляторів електричної енергії.Item Third-order Nonlinear Dispersion Properties of Surface Plasmon Resonance in Gold Nanoparticles(Sumy State University, 2020) Poperenko, L.; Rozouvan, S.; Staschuk, V.В роботі представлені експериментальні результати фемтосекундної чотирьохпучкової спектроскопії з полімерними напівпровідниковими плівками з золотими наночастинками, проведені в видимій області спектру. Було експериментально зареєстровано підсилення оптичної нелінійності третього роду на короткохвильовому крилі плазмонної полоси поглинання. Для аналізу експериментальних даних в роботі була розроблена теоретична модель поверхневих плазмонів як повздовжніх стоячих хвиль в нанооб’єктах. При цьому підсилення нелінійних коефіцієнтів третього роду відбувається в спектральній області з одночасно великими значеннями діелектричної проникності та коефіцієнта заломлення. Експерименти з застосуванням скануючої тунельної мікроскопії з просторовою роздільною здатністю до 1 нм дозволили детально охарактеризувати морфологію зразка з золотими наночастинками. Результати мікроскопії показали, що наночастинки розміром 10-20 нм мають несферичну форму та аморфне впорядкування атомів. При цьому наночастинки є згрупованими в кластери з розмірами до декількох сотень нанометрів. В роботі були отримані чисельні розв’язки рівнянь Максвела для наночастинок з формою поверхні експериментально зареєстрованою методикою скануючої тунельної мікроскопії. Результати обчислень підтверджують однорідний характер спектрального уширення плазмонної полоси поглинання в зразках і коректність представленого теоретичного підходу, при якому спектральні властивості поверхневого плазмону можуть розглядатися в моделі гармонічного осцилятора з затуханням. Чотирьохпучкова вироджена взаємодія в композитному матеріалі на основі органічного полімеру з золотими наночастинками є одночасним проявом двох процесів – квантовомеханічних процесів оптичної нелінійності третього роду та повздовжньої стоячої хвилі носіїв заряду, яка коректно описується у рамках класичної електродинаміки.