Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
334 results
Search Results
Item Numerical Modeling of the Cracking Process in a Hip Joint Endoprosthesis(Sumy State University, 2025) Meddour, B.На основі лінійно-пружної механіки руйнування в даній роботі досліджується процес розтріскування, який поширюється, всередині чашки протеза кульшового суглоба. Як матеріал чашки був запропонований цирконій, але він, як і вся біокераміка,крихкий. Для прогнозування розтріскування чашки за заданих умов, у чашці було створено попередній дефект у двох різних місцях. Підхід полягає у визначенні коефіцієнта інтенсивності напружень за допомогою методу екстраполяції, що включає чисельний метод інтерполяції; крім того, розмір попередньої тріщини збільшується, і виконується новий розрахунок коефіцієнта інтенсивності напружень за тією ж процедурою. Процедура повторюється до досягнення передбачуваного порогу, що дорівнює в'язкості руйнування. Чисельне моделювання було виконано за допомогою програмного забезпечення скінченних елементів Abaqus. Результати показали хорошу поведінку цирконію проти розтріскуванняItem Optimization of Defect Detection in Atomic Materials Using Graphene Layer(Sumy State University, 2025) Bhangale, S.C.; Dhamande, L.S.; Tingare, B.A.; Diwan, T.D.; Kapgate, R.A.; William, P.; Patare, P.M.Властивості графену та інших атомних матеріалів у поєднанні з методами комп'ютерного зору дозволяють радикально покращити чутливість дефектоскопії. Процес збору даних, отриманий за допомогою цих методів, включав зображення високої роздільної здатності, які застосовувалися для захоплення дрібних деталей поверхні атомних матеріалів. Фотографії піддаються сучасним методам вилучення ознак, щоб виділити та покращити деталі основних структурних компонентів після проходження суворих етапів попередньої обробки даних, таких як зменшення шуму та стандартизація зображення. Унікальна модель Effective Chicken Swarm Guided Recursive NeuroNet (ECS-RNN) спрямована на класифікацію та виявлення дефектів за допомогою застосування інтелектуальних роїв та глибокого навчання. Навчання проводилося на основі показників продуктивності, досягнутих у цьому дослідженні, що вказує на її здатність створювати дуже точні та надійні прогнози з показником F1 97,3 %, точністю 98,5 % та прецизійністю 96,8 %. Ці результати свідчать про прогрес у виявленні дефектів за допомогою запропонованої методики та демонструють застосовність методів машинного навчання у вирішенні дуже складних задач. Модель ECSRNN демонструє суттєві покращення в обчисленнях нейронних мереж, демонструє свою здатність отримувати відповідні архітектури з мінімальною ерозією, що є перевагою в сценаріях, де отримання важливої інформації має першорядне значенняItem Microwave Absorption Properties of a Composite Material Based on Polyvinyl Chloride and Yttrium Iron Garnet(Sumy State University, 2025) Grishchenko, L.M.; Zhytnyk, D.О.; Popov, M.O.; Chumak, H.L.; Malyshev, V.Yu.; Fesych, I.V.; Noskov, Y.V.; Ivanisik, A.I.; Matushko, I.P.У цьому дослідженні повідомляється про виготовлення гнучких полівінілхлоридних композитних плівок із вбудованим залізо-ітрієвим гранатом та аналіз їх мікрохвильових властивостей. Плівки товщиною 0,25 мм створювали за допомогою температурного пресування при 175 °С і 10 МПа з концентрацією наповнювача залізо-ітрієвого гранату від 0,2 до 30 мас. % та дибутилфталату, як пластифікатора. Як феритовий порошок, так і виготовлені плівки були охарактеризовані за допомогою СЕМ, ТГА, ПРСА та Фур’є-ІЧС. Аналіз SEM показав, що феритовий порошок Y3Fe5O12 складається з агломерованих, майже сферичних кристалітів. EDX-аналіз підтвердив наявність лише ітрію, заліза та кисню, що свідчить про високу чистоту зразка. Термогравіметричний аналіз продемонстрував високу термостабільність фериту Y3Fe5O12, втрата маси складала лише 1,42 % при нагріванні від 25 до 900 °C. За даними дифракційного експерименту встановлено, що досліджуваний зразок є однофазним і має високий ступінь кристалічності. З ІЧ-спектру фериту ітрію Y3Fe5O12 встановлено, що в діапазоні 550–680 см – 1 спостерігаються три інтенсивні смуги поглинання при 566 см – 1, 610 см – 1 і 656 см – 1, характерні для асиметричних валентних коливань Fe-O тетраедричної групи FeO4. Аналіз спектрів плівок показує присутність ПВХ і фериту завдяки їх чітким характерним спектральним смугам. Встановлено, що присутність фериту в композиті може викликати зміщення положення деяких характерних для полімера смуг. Мікрохвильові вимірювання виявили дуже низькі втрати на проходження – (0,1-0,3) дБ і незначне відбиття. Втрати на відбиття були в діапазоні від –19,3 до –23,7 дБ, демонструючи нерівномірну зміну від концентрації фериту: втрати спочатку зростали зі збільшенням вмісту фериту, потім зменшувалися, а потім знову збільшувалися.Item Gadolinium Nanoparticles: A Promising Agent for Enhancing Radiotherapy at Low Concentrations(Sumy State University, 2025) Benabed, L.; Dib, A.S.A; Djelloul, A.Протягом останніх кількох років наномедицина досягла значного прогресу. Наночастинки зараз вводяться в пухлини для покращення лікування, підвищення ефективності доставки ліків до пухлин та зниження токсичності методів лікування раку. Метою цієї роботи є дослідження покращення стану глибокої пухлини в центрі голови людини за допомогою променевої терапії, при якій наноматеріали вводилися в невеликих кількостях. Використовуючи код Монте-Карло Geant4, ми побудували геометрію людської голови, в яку помістили сферичну пухлину діаметром 1,3 см. Нас цікавить дослідження впливу біосумісних наноматеріалів, доданих до пухлин під час рентгенівської променевої терапії. Ми зосередилися на найвідоміших біосумісних наноматеріалах, що використовуються в наномедицині, включаючи гадоліній (GdNPs), платину (PtNPs), срібло (SvNPs) та золото (AuNPs), особливо при низьких концентраціях. Наші результати показують, що, порівняно з іншими наноматеріалами, присутність GdNPs всередині пухлини забезпечує найбільше поглинання дози на рівні пухлини при впливі рентгенівського випромінювання з енергією 60 кеВ, з ефективністю 37 %. Порівняно з найвідомішими матеріалами в літературі, такими як золото та платина, наше моделювання методом Монте-Карло демонструє, що наночастинки гадолінію мають високу ефективність при низьких концентраціях.Item Design and Implementation of Charge Plasma Based Dopingless MBCFET Using Ultrathin Ge for Low Power Application(Sumy State University, 2025) Kumar, S.A.; Girish, U.; Gokul, S.V.; Prasath, K.G.У цій роботі представлено нову стратегію підвищення рухливості електронів шляхом використання надтонкої чистої підкладки Si/Ge/Si в багатомостовому канальному MOSFET-транзистори на основі зарядової плазми без легування. Завдяки інтеграції надтонких шарів чистого Ge з багатомостовою архітектурою каналів, керованою зарядовою плазмою, запропонований підхід максимізує ефективність транспортування носіїв заряду. Використовуючи концепцію зарядової плазми, труднощі хімічного легування зменшуються для субнанометрових пристроїв. Конструкція пристрою включає пряме осадження надтонких шарів кристалів Ge на об'ємну кремнієву пластину, інтегровану з кількома мостовими каналами для покращення продуктивності MOSFET. Результати дослідження підкреслюють помітні покращення, включаючи покращену рухливість електронів, мінімізований гістерезис та чудові вольт-амперні характеристики. Ця інтегрована методологія забезпечує точне керування затвором, оптимізовану динаміку носіїв та загальну покращену продуктивність транзисторів, прокладаючи шлях для досягнень наступного покоління напівпровідникових технологій. Враховуючи, що транзистори є основою напівпровідникової технології, їх еволюція значно сприяла мініатюризації та ефективності сучасних електронних систем. Було проведено комплексний аналіз динаміки носіїв заряду з використанням моделі рухливості Ломбарді, доповненої механізмами рекомбінації Шоклі-Ріда-Холла (SRH) та Оже-рекомбінації для врахування рекомбінації неосновних носіїв. Було проведено аналіз інверторної та 6T SRAM. Результати порівняння інверторної, читальної та записуючої пам'яті показують кращу продуктивність, коли Ge включено між кремнієвим матеріалом.Item Nanomodified Concrete for Harsh Environments: Enhancing Durability Using Nano-Admixtures and Cementitious Nanotechnology(Sumy State University, 2025) Rebai, B.; Messas, T.; Mansouri, K.; Mamen, B.; Litouche, B.; Hadji, M.; Berkia, A.Це дослідження присвячено розробці нано-бетонних рецептур для вирішення проблеми прискореної деградації в агресивних середовищах (морська вода, кислі розчини, побутові стічні води). Звичайний бетон зазнає значної втрати міцності на стиск (25 % у морській воді, 56 днів) та збільшення водопоглинання на 35 % через мікротріщиноутворення та розчинення портландиту, викликані сульфатами/хлоридами. Наше рішення поєднує суперпластифікатори на основі полікарбоксилатних ефірів (1 % bwoc) для зменшення капілярної пористості, повітрововтягувачі на основі вінсолової смоли (0,02 % bwoc), що створюють переривчасті мікробульбашкові бар’єри, та глюконову кислоту-сповільнювачі (0,5 % bwoc), що забезпечують однорідне зародження C-S-H. Ретельні випробування за протоколами ASTM/EN показали, що наномодифіковані зразки обмежують деградацію міцності до 15 % у морській воді, а водопоглинання збільшується до 15 %, перевершуючи звичайний бетон на 40 % за ключовими показниками довговічності. Розширена характеристика (SEM-EDS/XRD/ртутна порометрія) підтвердила уточнені структури пор (діаметр домінантних пор 50 нм проти 200 нм у контрольних зразках) та пригнічила утворення етрингіту. Дослідження встановило, що домішки є багатофункціональними наномодифікаторами, що перешкоджають шляхам іонної дифузії через ефекти електронного бар’єру та оптимізовану кінетику гідратації, забезпечуючи трансформаційний підхід до морської та хімічно-захищеної інфраструктури.Item Influence of Shielding Potential on the Formation Process of Nanostructured Nitride Coatings of the MoN/CrN System(Sumy State University, 2025) Lytovchenko, S.V.; Beresnev, V.M.; Maksakova, O.V.; Halushkov, R.S.; Klymenko, S.A.; Horokh, D.V.; Glukhov, O.V.; Doschechkina, I.V.; Mazilin, B.O.Методом вакуумно-дугового осадження синтезовано багатошарові нітридні покриття MoN/CrN за двох різних потенціалів зміщення підкладки, а саме Uзс – 100 В та Uзс – 200 В. Покриття осаджували за робочого тиску азоту PN 0,53 Па. Систематично досліджено структурні та механічні властивості отриманих покриттів, особливу увагу приділено мікротвердості та термічній стабільності. Дослідження показало, що збільшення потенціалу зміщення від – 100 В до – 200 В призвело до значного підвищення твердості покриттів. Зокрема, покриття, осаджені при Uзс – 200 В, продемонстрували на 23,5 % вищу твердість порівняно з покриттями, отриманими при Uзс – 100 В, що вказує на покращене ущільнення і, можливо, більш тонкі мікроструктурні особливості, індуковані бомбардуванням іонами з вищою енергією. Виміряні значення мікротвердості (HV0,05) осаджених покриттів становили 25,6 ГПа для Uзс – 100 В і 28,8 ГПа для Uзс – 200 В. Дані значення підтверджують позитивний вплив більшого негативного зміщення підкладки на механічні характеристики багатошарової архітектури. Крім того, після осадження було проведено відпал при T 700 °C для оцінки термічної стабільності та можливих фазових перетворень. Важливо, що відпал не призвів до збільшення твердості; навпаки, спостерігалося незначне зменшення середньої мікротвердості для покриття, осадженого при Uзс – 100 В, причому значення зменшилося до 24,3 ГПа. Однак для покриття, отриманого при Uзс – 200 В, відпал призвів до незначного збільшення твердості до 30,8 ГПа, що свідчить про підвищену термічну стабільність і стійкість до розм'якшення. Отримані результати підкреслюють важливість параметрів осадження для налаштування характеристик багатошарових нітридних покриттів для високотемпературних і зносостійких застосувань.Item Enhancing X-ray Therapy: A Monte Carlo Study of Bismuth Sulfide Nanomaterials(Sumy State University, 2025) Aoul, L.K.; Dib, A.S.A.; Chiali, S.; Djelloul, A.Це дослідження проводить числове моделювання променевої терапії мозку з глибоко розташованою пухлиною в її центрі за допомогою програми моделювання Монте-Карло Geant4. Основною метою є аналіз впливу наноматеріалів (НМ), що вводяться в пухлину, на дозу та кількість випромінювання, що поглинається пухлиною. Ми створили сферичну пухлину діаметром 1,5 см посередині голови дорослої людини, враховуючи її хімічний склад та пропорції. Нас цікавить вивчення впливу додавання біонаноматеріалів, таких як наночастинки золота (AuNP), оксид гафнію (HfO2), оксид церію (CeO2), оксид танталу (Ta2O5) та сірка вісмуту (Bi2S3), до кількості, що поглинається під час зовнішнього опромінення на довжині хвилі енергії від 10 кеВ до 200 кеВ. Результати дослідження показують, що покращення поглинальної дози на 5,5 раза досягається при низькій концентрації 2 % наночастинок Bi2S3 всередині пухлини, майже в чотири рази при використанні наночастинок CeO2 та трохи більше ніж у три рази при використанні AuNPs. Згідно з нашими результатами, Bi2S3 та CeO2 забезпечують більше покращення в радіотерапії, ніж найвідоміші матеріали в літературі, такі як AuNPs.Item Electrophysical Properties of Nanoscale Functional Materials Based on Fe and Ge for Sensor Electronic(Sumy State University, 2025) Власенко, Олександр Володимирович; Vlasenko, Oleksandr Volodymyrovych; Matuznyi, V.M.; Гирявенко, Дмитро Романович; Hyriavenko, Dmytro Romanovych; Нефедченко, Василь Федорович; Nefedchenko, Vasyl Fedorovych; Пасько, Ольга Олександрівна; Pasko, Olha Oleksandrivna; Однодворець, Лариса Валентинівна; Odnodvorets, Larysa Valentynivna; Лукавенко, Іван Михайлович; Lukavenko, Ivan MykhailovychУ роботі наведені результати досліджень електрофізичних властивостей нанорозмірних функціональних матеріалів на основі Fe і Ge в умовах фазоутворення. Установлено, що під час термообробки дво- тришарових плівок на основі Fe і Ge загальною товщиною до 100 нм відбувається формування германідів заліза у вигляді фаз FeGe, FeGe2 або Fe2Ge, які термостабільні в широкому інтервалі температур. На основі експериментальних температурних залежностей опору визначена температура фазового переходу із аморфного до кристалічного стану: Та→к = 580-600 К. У процесі термовідпалювання плівкових зразків на основі Fe і Ge з фіксованою товщиною шару Fe спостерігається зростання питомого опору на першому циклі нагрівання в інтервалі температур 300-700 К, що вказує на інтенсивне заліковування дефектів та його різке спадання в інтервалі 700-900 К. Така особливість температурної залежності опору пояснюється нами процесами фазоутворення і підтверджується електронно-мікроскопічними дослідженнями. Величина ТКО складає (3-9)10 – 4 К – 1, що вказує на високу термічну стабільність плівок германідів заліза. Показано, що плівки германідів заліза Fe2Ge, FeGe and FeGe2 є перспективними матеріалами для використання в багатофункціональних сенсорах інженерного та медичного застосування для систем безперервного моніторингу фізичних параметрів.Item Approach for Predicting Filtration Efficiency in Nanocomposite Membranes Using 2D Materials(Sumy State University, 2025) Deshmukh, Sh.R.; William, P.; Dabhade, V.D.; Dhamande, L.S.; Patare, P.M.; Yogeesh, N.; Kapgate, R.A.Потенційні технології очищення та розділення води включають використання нанокомпозитні фільтраційних мембран. Складні взаємозв'язки між численними компонентами ускладнюють точну оцінку коефіцієнта відторгнення та фільтраційного потоку. Щоб вирішити цю проблему та покращити ефективність фільтрації в нанокомпозитних мембранах, це дослідження представляє новий метод адаптивного випадкового лісу, наповненого Golden Jackal (AGJ-RF), для прогнозування ефективності фільтрації в нанокомпозитних мембранах. Полівініліденфторид (PVDF) є традиційною мембраною, що використовується для очищення води разом з двовимірними (2D) матеріалами, такими як MXenes та оксид графену (GO). Для підтримки ефективної якості фільтрації використовується метод характеристики, відомий як тестування на проникність. Для визначення дисперсії використовується статистичний метод, відомий як дисперсійний аналіз (ANOVA). Цей аналіз використовує програмне забезпечення SPSS для оцінки продуктивності. Ефективність запропонованого методу фільтрації води проводиться за допомогою платформи Python, за допомогою якої можна оцінити гнучкість фільтрації та коефіцієнт відторгнення шляхом порівняння GO, Mxenes та традиційних мембран. Запропонований метод AGJ-RF був виконаний у різних матрицях: RMSE (2.1), MAE (1.5) та R2 (0.88). Експериментальні результати показують, що запропонована методика має більшу ефективність у прогнозуванні якості фільтрації в нанокомпозитних мембранах з використанням 2D-матеріалів.