(а) СЭМ -изображения пространственно-периодических ориентирующих структур (слева), и фото микролазерного элемента в поляризационном микроскопе; (b) схема микролазерного элемента: 1 - поверхность, обработанная ионным пучком, для периодической планарно-вертикальной ориентации ЖК; 2 - поверхность для вертикальной ориентации ЖК; 3 - деформированный геликоид; 4 - оптическая накачка; 5 - лазерная генерация. |
Исследования кристаллов-суперпротоников, начатые в Институте кристаллографии, привели к получению целого ряда новых соединений MmHn(AO4)(m+n)/2∙yН2О (М = K, Rb, Cs, NH4; AO4 = SO4, SO4, HPO4), имеющих высокую протонную проводимость, близкую к проводимости расплавов их солей, и перспективных для разработок в области энергоэффективных технологий. Применение комплекса физических методов, включая структурные исследования на установках класса «MegaScience», атомно-силовую микроскопию, импедансную спектроскопию, позволили с высокой точностью определить атомное строение кристаллов, их реальную структуру, установить формирование динамически разупорядоченных сеток водородных связей - механизм появления высокой проводимости, а также показать влияние изоморфного замещения на физические свойства и стабилизацию суперпротонных фаз. Впервые рядом методов установлено образование при комнатной температуре суперпротонной фазы в кристаллах (K1-x(NH4)x)3H(SO4)2, обусловленное соотношением заселенностей позиций K/N и закономерной координацией групп NH4.
Кристаллы (K1-x(NH4)x)3H(SO4)2: атомная структура (а); монокристаллические образцы (б); АСМ-изображение поверхности образцов (в); локальные вольт-амперные характеристики (г). |
1. В.В. Гребенев, И.П. Макарова Е.В. Селезнева, В.А. Коморников, И.С. Тимаков. Суперпротоники – новые материалы для энергоэффективных технологий. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2020 г. №7. С. 14-17.
2. Р.В. Гайнутдинов, А.Л. Толстихина, Е.В. Селезнева, И.П. Макарова. Методы атомно-силовой микроскопии для исследования суперпротонных кристаллов. // Журнал технической физики, 2020 г. Т. 90. С. 1843-1849.