Рис.1. - Научный центр РАН в Черноголовке
реклама
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Научный центр РАН в Черноголовке ОТЧЕТНЫЙ ДОКЛАД Исполняющего обязанности Председателя Научного центра РАН в Черноголовке академика А.Л. Бучаченко о деятельности НЦЧ РАН в 2012 году Черноголовка 2012 Основные научные результаты Влияние спин-орбитального взаимодействия на эффективность захвата холодных атомов металлов в магнитную ловушку Al Спин-орбитальное взаимодействие: Малая анизотропия = медленная зеемановская релаксация C.B. Connolly, Y.S. Au, E. Chae, T.V. Tscherbul, A.A. Buchachenko, H.-I Lu, W. Ketterle, and J.M. Doyle, Anisotropy suppression in inelastic aluminum–helium collisions in a magnetic field, Phys. Rev. Lett. Теор. отдел, ак.А.А. Бучаченко ≈1011 атомов, Т = 0.8 К, B = 6 T Новый тип реакций: радикальный отрыв атома Н с согласованной фрагментацией молекул Е.Т. Денисов, А.Ф. Шестаков RO2• (R•, RO•) + RCH(OOH)R → ROOH (RH, ROH) + R RC=O + HO• RO2• (R•, RO•) + RCOOH → ROOH (RH, ROH) + CO2 + R • Структура переходных состояний реакций CH3• и CH3O2• с МеCH(OOH)Ме CH4 + CO2 + C3H7• ПС Стрелки - направления смещения атомов CH3• + C3H7COOH Фотодинамические препараты нового поколения на основе гибридных наноструктур фуллерен-краситель Лаборатория химической физики ферментов (ОКХиБП), группа ПФМиОЭ (ОКиК) Котельников А.И., Рыбкин А.Ю., Горячев Н.С., Корнев А.Б., Хакина Е.А., Трошин П.А. R R N N N M N R R N R R N N ППФ Полизамещенные производные фуллеренов (ППФ) и красители образуют в растворе комплексы с Kр~ 105 -106 M-1. Синтезированы ковалентные коньюгаты ППФ-краситель. возбуждение эозин R N R фотосенс В структуре комплекса или коньюгата наблюдается перенос возбуждения или электрона с синглетно возбужденного красителя на фуллерен и далее -на О2. Генерация активных радикалов возрастает более чем в 100 раз. Открывается возможность создавать высокоэффективные фотосенсибилизаторы для медицины на основе синглетно возбуждаемых красителей, что значительно расширяет область поиска. Металлогидридный термосорбционный компрессор водорода высокого давления Лаборатория водород-аккумулирующих материалов ИПХФ РАН совместно с СКТБЭ Бочарников М.С., Борисов Д.Н., Каган К.Л., Яненко Ю.Б., Тарасов Б.П. Принцип действия: M(тв.) + x/2 H2(газ) MHx(тв.) + Q Гидридобразующие интерметаллические соединения ИМС Т,°C LaNi5 (I ступ.) 15-20 140-150 Pабс, атм 2-3 Pдес, атм ИМС Т, °C Pабс, атм Pдес, атм La0.5Ce0.5Ni5 15-20 15-25 40-60 (II ступ.) 140-150 150-160 Характеристики металлогидридного компрессора водорода: Давление: на входе – 2-3 атм на выходе – 150-160 атм Теплоноситель: при сорбции – вода при десорбции – пар Температура: при сорбции – 15-20оС, при десорбции – 150оС Время цикла: сорбция – 10 мин, десорбция – 10 мин Производительность: по H2 - 15 м3/час Получен сертификат 1 – модуль с металлогидридом, 2 – рубашка теплоносителя, 3 – рама, 4 – опора, 5 – электромагнитный клапан, 6 – линии подачи и отвода теплоносителя, 7 – шаровой кран с электроприводом, 8 – водородный вентиль Институт физики твердого тела РАН Физическое материаловедение. Монокристаллы гексагонального теллурида галлия GaTe Разработана технологическая методика получения методом вертикальной зонной плавки под высоким давлением инертного газа монокристаллов теллурида галлия (II) гексагональной модификации для применения в нелинейной оптике, а именно, для изготовления оптических преобразователей частоты инфракрасного и ТГц диапазонов. Впервые получены объемные (до 30 см3) кристаллы гексагонального GaTe. Структура кристаллов исследована рентгеновским анализом по методам Косселя и Лауэ. Монокристалл GaTe Косселеграмма скола (0001) GaTe Свойства кристаллов GaTe также изучены: а) локальным микрорентгеноспектральным анализом, b) оптической спектроскопией в видимом и инфракрасном диапазонах, с) селективным химическим травлением с последующей оптической микроскопией высокого разрешения. Исследования показали, что полученные монокристаллы GaTe, помимо гексагональной структуры, имеют стехиометрический состав и однородное светопропускание в диапазонах длин волн 0,76-0,9 мкм и 2,5-13 мкм, что позволяет рассматривать этот материал как перспективный для использования в нелинейных оптических генераторах инфракрасного и ТГц излучения. Определена ширина запрещенной зоны гексагонального GaTe (1,65 эВ). Одновременно установлено, что основными механизмами роста монокристаллов являются послойный и дендритный. Проведенные исследования позволили установить условия смены режимов роста кристаллов гексагонального GaTe и определить оптимальные технологические параметры процесса получения высококачественных монокристаллов. Лаборатория физико-химических основ кристаллизации, зав. лаб., к.т.н. Н.Н.Колесников Институт физики твердого тела РАН Физическое материаловедение. Интерферометр Маха-Зендера на краевых каналах нового дизайна Создан интерферометр Маха-Зендера на краевых каналах нового дизайна, позволяющий наблюдать интерференцию в режиме дробного квантового эффекта Холла. Прибор сочетает достоинства интерферометров Маха-Зендера и Фабри–Перо. Его достоинством является содержание внутри интерференционной петли только квантовой жидкости с дробным фактором заполнения, что сильно упрощает анализ экспериментально полученных результатов. Рис.1 Рис.2 Рис.3 Принцип работы интерферометра в режиме дробного квантового эффекта Холла показан на рис.1. В верхней части рисунка показана часть реального образца, визуализированная с помощью сканирующего электронного микроскопа. Интерферометр работает при температуре 30 мК в относительно сильных магнитных полях. На рис.2 приведены примеры интерференционных картин, полученных для целочисленных факторов заполнения при сканировании магнитного поля и напряжения на затворе. Соответствующие интерферограммы для дробного фактора заполнения показаны на рис.3. Как видно из этого рисунка, для фактора заполнения 1/3 интерференционная картина проявляется исключительно ярко. Удалось наблюдать интерференцию и при других дробных факторах заполнения. Лаборатория квантового транспорта, зав. лаб. д.ф.-м.н. А.А.Шашкин Институт физики твердого тела РАН Актуальные проблемы оптики и лазерной физики. Пикосекундная спиновая конверсия в квазидвумерных экситон-поляритонных системах Теоретически предсказан и обнаружен экспериментально (рис.1) эффект пороговой спинанизотропной перенормировки спектра хиральных экситон-поляритонных систем в зависимости от числа заполнения конденсатной моды, который в условиях резонансной оптической накачки с плавно меняющейся интенсивностью и постоянной поляризацией приводит к инверсии спина возбуждаемой моды на масштабе нескольких времен жизни поляритона (десятков пикосекунд). Этот эффект может послужить созданию нового типа компактных и быстродействующих оптических переключателей и логических элементов на основе микрорезонаторов с сильной экситон-фотонной связью. Рис.1. В верхней части представлены диаграмма стационарного отклика системы в зависимости от мощности оптической накачки со степенью циркулярной поляризации с=0.5 (степень циркулярной поляризации сигнала пропускания показана цветом) и схема ожидаемых переходов между различными ветвями устойчивости (поляризация показана эллипсами). В нижней части рисунка представлены измеренные и рассчитанные временные зависимости интенсивностей право- и лево-циркулярно поляризованных компонент оптического поля в резонаторе при импульсной накачке длительностью 70 пс в магнитном поле B=6 Тл для W=2W0 (обратимый поляризационный переход 1-2_-1) и W=4W0 (необратимый поляризационный переход с инверсией спина); величина W0 - пороговая мощность развития неустойчивости. Лаборатория неравновесных электронных процессов, зав. лаб. член-корр. РАН В.Д.Кулаковский Институт физики твердого тела РАН Актуальные проблемы оптики и лазерной физики. Обнаружение акустических краевых магнитоплазмонов Основным типом возбуждений, возникающих на краю двумерной электронной системы (ДЭС) в перпендикулярном магнитном поле является краевой магнитоплазмон (КМП) – волна зарядовой плотности, распространяющаяся вдоль края системы. Помимо краевых магнитоплазмонов КМП на краю ДЭС могут возбуждаться также дополнительные бесщелевые моды, называемые акустическими краевыми магнитоплазмонами (АКМП). В этих модах зарядовая плотность в образце осциллирует не только вдоль, но и поперек края ДЭС, а номер моды определяется числом узлов вариации электронной плотности в направлении поперек края системы. Масштаб пространственного разделения зарядов в АКМП определяется размером области краевого обеднения ДЭС. Показано, что для обнаружения акустической краевой магнетоплазменной моды необходимо использовать образцы, приготовленные с помощью неглубокого травления, не доходящего до квантовой ямы. Это позволяет существенно увеличить размер области краевого обеднения двумерной электронной системы и, соответственно, масштаб пространственного разделения заряда в АКМП. Благодаря этому удалось исследовать магнитодисперсию и амплитуду АКМП в широком диапазоне магнитных полей. Обнаружены и исследованы свойства акустического краевого магнитоплазмона в системе двумерных электронов. Показано, что в режиме целочисленного квантового эффекта Холла край двумерной электронной системы имеет вид системы чередующихся сжимаемых и несжимаемых полосок. В этом случае краевой магнитоплазмон соответствует синфазным колебаниям электронной плотности в системе краевых каналов, а акустический краевой магнитоплазмон – противофазным колебаниям в соседних каналах. Показано, что количество акустических мод напрямую зависит от фактора заполнения и определяется количеством несжимаемых полосок на краю системы. Впервые экспериментально наблюдено взаимодействие переменного теплового объемного потока (волны второго звука) со свободной поверхностью сверхтекучего гелия-4 в прямоугольном контейнере. Лаборатория неравновесных электронных процессов, гл. науч. сотр. член-корр. РАН И.В.Кукушкин Институт физики твердого тела РАН Современные проблемы радиофизики и акустики. Экспериментальная методика изучения нелинейных волновых явлений. Жидкость конденсировалась в прямоугольный контейнер (рис.1). На противоположных стенках контейнера располагались пленочные нагреватель и сверхпроводящий болометр для возбуждения и регистрации волн второго звука соответственно. Колебания поверхности жидкости регистрировались оптической методикой путем измерения мощности отраженного лазерного луча. Рис.1. Схема экспериментальной методики (вид сбоку) При пропускании через нагреватель переменного электрического тока, в объеме He-II возникает температурная волна, представляющая собой переменный противоток нормальной и сверхтекучей компонент жидкости. При малых мощностях, выделяемых на нагревателе, на поверхности возникает поверхностная волна на частоте волны второго звука (рис.2). При повышении амплитуды накачки на поверхности возбуждается дополнительная волна на половинной частоте (рис. 3). Движение нормальной и сверхтекучей компонент под поверхностью жидкости создает переменное гидростатическое давление, которое возбуждает поверхностные колебания. Рис. 2. Спектр поверхностных волн при наличии температурной волны умеренной амплитуды с частотой 130 Гц в объеме жидкости Рис. 3 Спектр поверхностных волн при наличии температурной волны высокой амплитуды с частотой 130 Гц в объеме жидкости (Лаборатория квантовых кристаллов, зав. лаб. Д.ф.-м.н. А.А.Левченко) Учреждение Российской академии наук Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН 300 ИПТМ РАН Разработана методика синтеза сферических коллоидных частиц оксида иттрия с дисперсией размеров в интервале 10 – 15% и способ формирования нанопокрытий на поверхности сфер путем со-осаждения люминофора ZnO. Изучена кристаллическая структура, проведен анализ спектров стимулированной фиолетовой люминесценции оксида цинка. Изучено влияние размерного квантования электромагнитного поля на оптические свойства лазерных резонаторов сферической формы малого размера порядка длины волны излучаемого света. Обнаружено понижение порога начала лазерной генерации полупроводниковой среды оксида цинка и получение одномодового режима за счет размерного эффекта. Исследованы люминесцентные свойства нанокомпозитов Y2O3-ZnO сферической формы со средними диаметрами 132 нм и 179 нм, полученных впервые в мире. PL intensity, arb.units 3 200 2 100 1 0 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Energy, eV Спектры фотолюминесценции композитов Y2O3-ZnO с диаметром наносфер 179 нм при различной интенсивности (КВт/см 2 ) возбуждающего лазера: 1 – 45, 2 – 150 и 3 –225 КВт/см 2. Температура измерений 80 К. Понижение порога лазерной генерации за счет эффекта Парсела (на связанных фотонных модах шепчущей галереи) позволило создать низкопороговые лазеры на основе наносфер . Полевой туннельный транзистор на основе графена рук. д.ф.-м.н.Морозов С.В. ИПТМ РАН Продемонстрирована работа биполярного полевого транзистора, который использует низкую плотность состояний в графене и его монослойную толщину. Cтруктуры являются вертикальными гетероструктурами, состоящими из графена и туннельных слоев нитрида бора или дисульфида молибдена. Такие транзисторы перспективны для высокочастотных приложений с высокой степенью интеграции. (Science 2012) Учреждение Российской академии наук Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН ИПТМ РАН НАБЛЮДЕНИЕ СПИНИНЖЕКЦИОННОГО ТЕРАГЕРЦЕВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПЛАНАРНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ДВУХСЛОЙНЫХ СТРУКТУРАХ1) Представлены результаты экспериментального исследования спининжекционного излучения системы, состоящей из немагнитного подводящего ток стержня и двухслойной планарной гетероэпитаксиальной структуры, образованной тонкими пленками из железа (Fe) и магнетита (Fe3O4) (Рис. 1). Впервые показана возможность электромагнитного излучения терагерцевого диапазона в результате создания неравновесной заселенности спиновых энергетических подзон в планарных магнитных структурах при комнатной температуре (Рис.2). В спектрах ферромагнитных структур наблюдаются неравновесные пики ТГц излучения (Рис. 3). “0”-гармоника 9.8 ТГц Рис. 1. Блок-схема излучателя: 1- и 3- ферромагнитные слои, 2- подложка, 4 – медный стержень (токоподвод), 5 – медное кольцо с отверстием (токосъем), 6 – детектор излучения ячейка Голея Рис. 2. Зависимость мощности W Тгц излучения от тока I через структуру для структуры Fe/Fe3O4. 1 - начальный сигнал от структуры, 2 - после воздействия магнитным полем с антипараллельной намагниченностью слоев, 3 - при прошествии 20 минут после воздействия. 2)Рис. 3. Осциллограмма наблюдения гармоник поля рассеяния дифракционной решетки (дифракционного поля) ферромагнитных структур. А – сигнал детектора, - угол поворота решетки . 1)Ю. В. Гуляев, П. Е. Зильберман, С. Г. Чигарев, Э. М. Эпштейн, ФИРЭ РАН, Фрязино И. В. Маликов, Г. М. Михайлов, ИПТМ РАН, Черноголовка, РАДИОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА, 2012, том 57, № 3, с. 359–364 2)С.Г. Чигарев, ФИРЭ РАН, Фрязино, И.В. Маликов, Г.М. Михайлов, ИПТМ РАН, Черноголовка, Исследование частотных характеристик спин - инжекционного излучателя в терагерцевом диапазоне с помощью дифракционной решетки, в печати. Нестационарные режимы горения гетерогенных сред с учетом случайного распределения частиц по размерам Сверхадиабатический характер превращения крупнодисперсной фракции и формирование бифронтального нестационарного режима фронта горения для гетерогенной смеси с логнормальным распределением частиц по размерам. Выборка из логнормального распределения Многомерная структура фронта экзотермического превращения полидисперсной гетерогенной смеси. Двумерный фронт превращения полидисперсной смеси. Исследованы нестационарные волновые режимы экзотермического превращения гетерогенных систем в предположении логнормального (Колмогоровского) и нормального распределения частиц по размерам. Проведен нестационарный анализ влияния дисперсии распределения размеров частиц на характеристики одномерного и двумерного фронта горения и его устойчивость. Показано, что масштабная неупорядоченность структуры смеси может привести к сверхадиабатическому характеру превращения крупнодисперсной фракции и формированию бифронтального нестационарного режима. Доказано стабилизирующее влияние сверхадиабатического режима горения отдельных частиц на устойчивость фронта. Методами приближенного анализа волновых режимов определена граница устойчивости и исследован характер потери устойчивости двухстадийного фронта горения гетерогенных сред. Механизм СВС гидрирования титановой губки α-Ti→α-Ti[H] →β-Ti[H] →TiH2 500 1.00 TiH2 β-Ti[H] 350 б Давление, атм. 0.90 300 0.85 250 0.80 350 300 250 200 200 0.75 150 150 0.70 100 100 50 50 0.65 0 0 SEM поверхности титановой губки до (а) и после (б) СВС гидрирования 10 20 30 40 50 60 70 Время, с 80 a-Ti b-Ti TiH2 400 400 Температура, 0С 0.95 а 450 450 90 100 110 120 Дифракционная картина, термограмма и изменение давления при гидрировании Ti 0 20 40 60 80 100 120 Кинетика изменения интенсивности дифракционных линий в процессе гидрирования Ti Синтез наночастиц Ni при беспламенном горении прекурсора с органической связкой* Дифракционная картина и термограмма горения смеси карбонат Ni─органическая связка (Si-эталон) Кинетика изменения интенсивности аморфного гало исходных компонентов и дифракционной линии (111) Ni * В сотрудничестве с академиком Михайловым Ю.М. (Институт проблем химической физики РАН) 1. Исследован механизм синтеза TiH2 при гидрировании титановой губки в режиме недостатка водорода. 2. Методом времяразрешающей рентгеновской дифракции установлена последовательность фазообразования при гидрировании титана. Показано, что формирование продукта носит стадийный характер. 3. Методом динамической рентгенографии исследовано формирование наноразмерных частиц Ni (3-5 нм) в процессе беспламенного горения карбоната Ni с органическим связующим. Процесс протекает при отсутствии пламени, низкой максимальной температуре (до 35000С) и скорости распространения волны горения (0,05-1,0 мм/с). В результате горения происходит прямое, без образования промежуточных кристаллических фаз, формирование металлических наноразмерных частиц никеля. Обнаружено, что существует период времени (1-2 сек), при котором на дифракционном поле отсутствуют пики каких либо фаз, т.е. материал находится в рентгеноаморфном состоянии. Эффективные химические методы управления горением, взрывом и детонацией газов Сужение концентрационной области горения метана ингибированием 1 – CH4 + N2 1 - CH4+ N2 2,3 – ингибиторы 16 2, 3 - ингибиторы 14 CH4,% 12 Без ингибитора 2 10 8 1 3 6 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 In,% Испытания ингибиторов метано-воздушной смеси для предотвращения взрывов в угольных шахтах Кемеровской области (http://www.ism.ac.ru/n_news/indexr.php) С ингибитором 1. В ИСМАН разработаны теория неизотермических цепных процессов и эффективные химические методы управления горением, взрывом и детонацией газов. Установлено, что вопреки сложившимся представлениям, разветвленно-цепной механизм реакций определяет протекание газофазных процессов горения и их закономерности не только при давлениях в сотни раз ниже атмосферного, но также при любых высоких давлениях, в любом температурном режиме. 2. Получил объяснение целый ряд закономерностей горения, взрыва и детонации, не находивших объяснения ранее. Предсказаны и обнаружены новые практически важные закономерности этих процессов. 3. Предложенные методы успешно прошли масштабные испытания перед межведомственными комиссиями из представителей Ростехнадзора, угледобывающей отрасли, атомной энергетики, авиапрома, а также в разных академических и отраслевых учреждениях России и Германии. Совместно с вышеуказанными предприятиями ведутся работы по внедрению. Модернизация СВС-технологий для производства высокочистых ультрадисперсных и наноразмерных порошков Si3N4, AlN и B4C Цель работы: создание производства керамических порошков для изготовления материалов и изделий с высокими эксплуатационными свойствами Самоармирование cпеченных изделий состава -Si3N4(СВС) + MgO Заготовки для теплопроводящих подложек микросхем из порошка СВС-нитрида алюминия Содержание -Si3N4 95-97% масс; dчастиц – 60-160 нм; l > 15 мкм Плотность – 3,22 г/см3 Удельная теплопроводность – 160-220 Вт/мК Прочность при изгибе – до 300 МПа Горячепрессованные плитки Плотность – 3,24 г/см3 Пористость, % – 0 Высокая ударная вязкость (ФГУП «Технология», г. Обнинск) Порошки AlN используются в организациях и на предприятиях электронной и др. промышленности (г. Электросталь, г. Калуга, г. Москва, г. С-Петербург, г. Екатеринбург, г. Новосибирск и др.) 1. Отработаны технологические режимы получения ультрадисперсных порошков с наносотавляющей Si3N4, AlN и B4C с регулируемой формой и размером частиц. 2. Подготовлена технологическая документация (ТИ, ТУ и др.). 3. Разработан и принят РАН проект технического перевооружения участка СВС - порошков с включением в технологическую цепочку современного высокопроизводительного оборудования. 4. Наработаны опытные партии порошков и проведены исследования свойств изделий различного назначения на более 15 предприятиях и в организациях РФ, в том числе оборонного комплекса, электроники, радиотехники и др. ИЭМ РАН. Главные достижения НИР 2012 г. На основе теоретического анализа, с использованием структурно-химической модели прогноза вязкости магм [Персиков, 1998, 2008], впервые установлено, что кимберлитовая магма, выносящая из недр Земли алмазы, при подъеме из мантии Земли в земную кору должна двигаться с существенным ускорением. Вязкость кимберлитовой магмы по мере ее эволюции и подъема из мантии в земную кору будет уменьшаться более чем на 1,5 порядка величины. И это несмотря на огромное снижение температуры поднимающейся кимберлитовой магмы (≈ 600оС по мере ее подъема из глубин мантии к поверхности), ее частичной кристаллизации и дегазации. Напротив, вязкость базальтовой магмы при подъеме из мантии Земли в земную кору при аналогичном изменение Т,Р,- параметров будет возрастать на более чем 2 порядка величины (Рис. 1). Мантия Вязкость кимберлитовой и базальтовой магм, пуазы Литостатическое давление: 9 ГПа 7000 6000 Земная кора Кимберлитовая трубка, дайка; базальтовый вулкан 1.5 ГПа 0.1 ГПа 5 ГПА y = 1.0177e 0.0049x y = 6E+15e -0.0237x R2 = 0.9942 R2 = 0.9711 5000 кимберлит 4000 3000 базальт 2000 1000 0 1800 1600 1400 1200 1000 Экспоненци альный (кимберлит) Экспоненци альный (базальт) о Температура, С Рис. 1. Динамика изменения вязкости кимберлитовой и базальтовой магм в процессе подъема из мантии Земли в земную кору В процессе зарождения кимберлитового расплава в мантии Земли за счет частичного плавления (0,1 – 0,7 объемных %) карбонатизированного перидотита, при давлениях 8 -10 ГПа (глубина ≈ 250-340 км), температуре 1750 оС, содержании кристаллической фазы ≈ 10 объемных %, вязкость магмы будет ≈ 5000 пуаз (500 Па·сек); а в процессах формирования гипабиссальных даек и извержения в виде кимберлитовых трубок взрыва при давлениях 20 – 100 МПа, температуре 1150оС и содержании кристаллов и пузырей флюидной фазы в магме до 40 об. %, вязкость магмы будет всего лишь ≈ 300 пуаз (30 Па·сек); напротив, базальтовая магма при зарождении в мантии Земли при давлениях 4-5 ГПа будет чрезвычайно мало вязкой ≈ 10 пуаз (1.0 Па·сек), а ее вязкость при извержении базальтового вулкана, температуре ≈ 1180оС и содержании кристаллов и пузырей флюидной фазы в магме до 40 об. %, будет много выше ≈ 3500 пуаз (350 Па·сек); (погрешность прогноза ± 30 отн. %). Раствор Na2WO4 , Т гом = 220оС Т нук = 168оС При 170оС Р=-51,2 МПа Измеренные Р-Т параметры для Na2WO4 Р-Т диаграмме для растворов NaCl. на На врезке - поверхностное натяжение расплавов 10 LV saturation 5M NaCl solution -10 sample 22, 1M NaCl sample 26, 5M (+ 0.1M NaOH) -30 sample 9, 5M sample 23, 5 M sample 41, 5M -70 -90 -110 250 927.5 (1M) -130 Поверхностное натяжение, 10 -3 н/м Na2WO4 200 10-3 , н/м Pressure (MPa) -50 1062.5 1010.5 1046.5 150 NaCl 100 50 -150 CsCl 0 600 -170 -190 100 800 1000 о Температура, С 1200 "Spinodal" for 5M NaCl 120 140 160 Temperature (°C) 180 200 220 20 0 saturation 935.1 Pressure (MPa) -20 Разница в объемах 109 – 1011 (куб. микрон) Наклон изохор ~1,5 МПа/оС 5о на 1 log единицу дает 8 МПа на 1 ед. или 80 МПа на 10 Log единиц -40 -60 LDM -80 -100 -120 Speedy's spinodal, 1980 -140 924.9 EoS Spinodal -160 -180 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 Temperature (°C) 80 Th-Tn 3 4 lg V 5 y = -5,441x + 67,644 60 40 20 y = -4,7592x + 71,97 2 172, 0.2 m NaOH, Размеры Th-Tn, oC 171, 0.1 m NaOH, размеры Th-Tn, oC 70 60 50 40 30 20 6 7 3 4 lg V 5 6 175, 0.1 m NaOH, Размеры 80 70 60 50 40 30 20 y = -3,31x + 67,242 2 3 lg V 4 5 6 Впервые экспериментально измерены отрицательные давления в жидкости (водном растворе) при размерах жидкой фазы ~ 1000 куб.микрон, т.е. типичных для метаморфического флюида. Существующие оценки давлений кавитации в воде и водных растворах основаны на экстраполяции уравнений состояния (УрС) в метастабильную область, где эти УрС не калиброваны. Уравнение состояния воды, рекомендованное IAPWS, достаточно точно дает давления в метастабильной области с P < 0. Предварительно зависимость от давления частоты полносимметричного валентного колебания тетраэдрического аниона [WO]4 2-. измерена на ИЭМовской ячейке (Ю.Е.Горбатый, Г.В.Бондаренко). Синтезированы включения в кварце с 2.5 m раствором Na2WO4 и на рамановском микроскопе измерен сдвиг частот в цикле нагрев – охлаждение, т.е. при одинаковых температурах в гомогенном и гетерогенном состояниях изохорической системы. По калибровке разница частот соответствует давлению кавитации – 47 +/- 10 МПа, что почти на порядок превышает оценки для акустической кавитации (Caupin et.al. 2012). (ИЭМ РАН, д.г.-м.н. К.И.Шмулович). В 2012 году в ИФАВ РАН проведены доклинические испытания соединения OSPL-502. Дни обучения Группа, количество животных, доза 1 2 3 4 5 Число животных достигших критерия обученности, % Пассивный контроль, n=8, норма 0 12,5 25 37,5 50 Активный контроль, n=8, потеря памяти 0 0 0 0 12,5 OSPL-502 (0,1 мг/кг), n=9 0 0 37,5 44 67& Мемантин (2мг/кг), n=10 10 20 20 40 50& Было установлено, что соединение OSPL-502 полностью устраняет дефицит памяти, возникающий у животных с экспериментальной моделью болезни Альцгеймера в дозе 0,1 мг/кг, и по силе эффекта существенно превосходит препарат мемантин (2.0 мг/кг), применяемый сейчас в клинике для лечения болезни Альцгеймера. Таблица. Суммарные показатели влияния OSPL-502 на обучение крыс условной реакции активного избегания (количество животных, достигших критерия обученности условному рефлексу) на модели холинергического дефицита, вызванного длительным введением скополамина. &- достоверность отличий от группы активного контроля, при Р<0,05(точный критерий Фишера). Острая токсичность соединения OSPL-502 при этом очень низкая и составляет всего 5000 мг/кг (меньше, чем поваренной соли) (в отличие от весьма токсичного мемантина). у Когнитивно-стимулирующее и нейропротекторное соединение OSPL-502 является потенциатором АМРА-рецепторов и полностью создано в ИФАВ РАН на основе современных представлений о роли АМРА-подтипа глутаматных рецепторов нейронов головного мозга в механизмах памяти. O O N O O N O O O % to the control value 250 200 150 100 50 0 OSPL- 502 Встраивание OSPL-502 в аллостерический участок АМРА-рецептора control -11 -10 -9 -8 -7 lgC, M Потенциация токов АМРА-рецепторов нейронов головного мозга, вызываемая OSPL-502. Соединение OSPL-502 является «мировым рекордсменом» и потенцирует ответы АМРА-рецепторов нейронов головного мозга, начиная с концентрации 10-11 М. Есть основания полагать, что после завершения доклинических исследований, это соединение перейдет на стадию клинических испытаний. Разработаны эффективные экстракционные системы для селективного выделения медицинского изотопа 99Мо из облученного уранового топлива на основе новых комплексообразующих соединений – фосфорилсодержащих подандов. Одной из самых перспективных областей использования радиоактивных изотопов является ядерная медицина, в которой в наибольшей степени применяется изотоп 99Tc, главным образом, для диагностики онкологических заболеваний. 99Tc образуется путем самопроизвольного распада изотопа 99Мо, основное количество которого производится из облученного уранового топлива с применением экстракционно-хроматографических сорбционных материалов. Элемент 1. Разработаны технологически доступные методы синтеза новых органических комплексообразующих соединений. 2. На основе наиболее перспективных лигандов разработаны и исследованы новые жидкофазные и твердофазные экстракционные системы. 3. Практическим результатом стало создание ряда экстракционнохроматографических материалов, селективно извлекающих Мо и по своим рабочим характеристикам (емкость, эффективность разделения, устойчивость к старению и радиации и др.) превосходящие существующие аналоги. Al 0,029 0,007 0,065 Ba 0,004 0,962 0,000 Ca 0,151 0,126 0,000 Ce 0,026 0,001 1,433 Co 0,002 0,001 0,000 Cr 0,004 0,002 0,000 Fe 0,006 0,004 0,002 Мn 0,004 0,001 0,001 Mo 0,246 0,003 0,006 Na 0,037 0,042 0,004 Nd 0,047 0,001 1,913 Ni 0,006 0,001 0,000 Sr 0,003 1,077 0,003 Y 0,399 0,001 0,484 Zr 0,006 0,004 0,202 Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук Актуальные проблемы оптики и лазерной физики, в том числе достижение предельных концентраций мощности и энергии во времени, пространстве и спектральном диапазоне, ... взаимодействие излучения с веществом. Формирование наноструктур на поверхности является приоритетным направлением физики взаимодействия ультракоротких лазерных импульсов с веществом. Исследования таких структур ведутся во многих мировых лабораториях. В наших работах открыто существование пористого металла с чрезвычайно малыми размерами пор. Поры образуют замороженные нанопузырьки размером несколько десятков нанометров под облученной поверхностью на глубине 30-40 нм. Результат предсказан теоретически и подтвержден с помощью численного моделирования и эксперимента. Пузырьки имеют необычную дисковидную форму. Моделирование показывает, что сплющивание в диски первоначально округлых пузырьков, возникающих при кавитации в результате растяжения вещества при расширении чрезвычайно быстро 1015 К/с нагретого алюминия, связано с мощными термомеханическими деформациями при последующей быстрой 1011 К/с рекристаллизации слоя расплава с пузырьками. С.И. Анисимов, Н.А. Иногамов, В.А. Хохлов. Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук Современные проблемы астрономии, астрофизики и исследования космического пространства, в том числе происхождение, строение и эволюция Вселенной, природа темной материи и темной энергии. Показано, что ранее разработанные жизнеспособные модели темной энергии в современной Вселенной, основанные на f(R) теории гравитации, допускают (в отличие от стандартной космологии с эйнштейновской гравитацией и космологической постоянной) существование 4-го, стерильного нейтрино с массой порядка 1 эв. Такое нейтрино объяснило бы ряд особенностей, наблюдаемых в наземных реакторных экспериментах, а также последние данные по первичному обилию гелия во Вселенной и по свойствам угловых флуктуаций температуры реликтового электромагнитного излучения, которые лучше согласуются с четырьмя, чем с тремя семействами лептонов. А.А.Старобинский Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинотроники, сверхпроводимости. Показано, что сигма-модели, описывающие свойства грязных проводников с киральной симметрией (классы симметрии AIII, CII, BDI) допускают существование топологических дефектов (вихрей). Выведены уравнения ренорм группы, описывающие поведение киральных сигмамоделей при учете вихрей. Показано, что учет топологических возбуждений приводит к существованию перехода металл-изолятор в этих классах. П.М. Островский, И.В. Протопопов
