| Название: | Нано- и макрокристаллические материалы на основе фаз Ауривиллиуса системы Bi4Ti3O12-BiFeO3: синтез, свойства, размерные эффекты |
| Грантодатель: | Гранты РНФ |
| Область знаний: | 03 - Химия и науки о материалах, 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов |
| Ключевые слова: | перовскиты, соединения со слоистой структурой, фазы Ауривиллиуса, ортоферрит висмута, нанокристаллические материалы, наночастицы, керамика, фазообразование, направленный синтез |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Ломанова,НА |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 23-23-00052 |
Развитие современных технологий связано с совершенствованием физико-химических основ формирования новых нано- и макроструктурированных мультифункциональных материалов. Проект направлен на создание технологических подходов к получению материалов на основе слоистых перовскитоподобных оксидов со структурой фаз Ауривиллиуса, основанных на нахождении новых связей между составом, строением, размерным фактором и функциональными свойствами.
Основными объектами исследования будут фазы Ауривиллиуса Bim+1Fem-3Ti3O3m+3 системы Bi4Ti3O12-BiFeO3, которые являются мультиферроиками и в настоящее время рассматриваются как перспективные материалы для магнитоэлектроники и фотовольтаики.
Данные о получении и физических свойствах объемных материалов на основе этих соединений в современной литературе представлены достаточно полно, в то время как о нанокристаллических материалах существуют единичные публикации и касаются, в основном, малослойных нанокристаллов (m≤5).
В рамках проекта будет изучено влияние химической предыстории исходной композиции на формирование фаз Ауривилилуса, синтезированных высокотемпературными и низкотемпературными методами. Ожидается, что гомологический ряд Bim+1Fem-3Ti3O3m+3 может быть расширен и некоторые соединения могут быть получены впервые. Будут определены оптимальные технологические параметры синтеза материалов на их основе, позволяющие получать максимальный выход целевого продукта. Будут предложены эффективные технологические подходы, позволяющие управлять функциональным откликом материала путем варьирования химической предыстории исходной композиции и размерного состоянии.
Систематическое исследование влияния состава, строения и размерного фактора на функциональные свойства (магнитные, электрофизические, магнитоэлектрические) Bim+1Fem-3Ti3O3m+3, особенно многослойных соединений (m>5), ранее не проводилось и будет представлено впервые. Большое внимание в проекте будет уделяется анализу связи распределения катионов в структуре фаз Ауривиллиуса с механизмом их образования, устойчивостью и функциональными характеристиками материалов на их основе.
Нанокомпозиционные материалы на основе перовскитоподобного ортоферрита висмута, крайнего компонента гомологического ряда Bim+1Fem-3Ti3O3m+3, являются еще одним объектом исследования, поскольку вопросы об особенностях их формирования, природе взаимодействия и деталях механизма связи между магнитными подсистемами сейчас широко обсуждаются в научной литературе. Нанокомпозиты, включающие в себя BiFeO3, как один из основных компонентов, интересны для магнитоэлектроники из-за возможности одновременной реализации в них различных типов магнитного порядка. В качестве других компонентов могут выступать ферриты висмута другой структуры, имеющие близкие энергии образования. В проекте будут получены нанокомпозиты с различным фазовым соотношением и определен физический механизм его намагничивания. В настоящее время в литературе технология этих материалов и их свойства практически не описаны.
В проекте будут предложены физические модели для описания функционального отклика полученных материалов. В частности, в современной литературе модель намагничивания фаз Ауривиллиуса представлена единичными публикациями только для фазы c m=4 и, как правило, эти работы чисто теоретические. Авторы проекта ранее представили модель намагничивания этого соединения, построенную с учетом экспериментальных данных. В проекте впервые будет предложена модель намагничивания материалов на основе соединений Bim+1Fem-3Ti3O3m+3 с различным числом слоев m.
Фундаментальной задачей проекта является определение новых закономерностей между условиями синтеза, строением, размерным фактором и функциональными свойствами (магнитными, магнитоэлектрическими) полученных материалов. Практический аспект проекта будет связан с нахождением инновационных технологических подходов к направленному синтезу перовскитоподобных материалов с заданными свойствами.
