Федеральные научно-технические программы 1999 г.
Актуальные направления в физике конденсированных сред
Фуллерены и атомные кластеры
В продуктах синтеза, сопутствующих образованию фуллеренов, обнаружен турбостратный графит и нанотрубы. Синтезированы фуллереновые кластеры, содержащие никель (исследование проводилось методом ЭПР). Получены 3 сольвата фуллерена с хлороформом и определены их структуры. Установлено, что сольваты имеют гексагональную примитивную элементарную ячейку, в отличие от чистых С60 и С70 (кубическая гранецентрированная).
Модель кристаллической структуры C60·2(CHCl3).
а) Общий вид. b) Вид с верху вдоль оси c.
Пунктир – возможные ориентации молекул хлороформа.
Параметры структуры сольватов фуллеренов
| Состав | C60·2(CHCl3) | (C60)0.83(C70)0.17 | C70·2(CHCl3) |
| Пространственная группа | P6/mmm | P6/mmm | P6/mmm |
| a, А | 10.099(2) | 10.169(3) | 10.55(1) |
| c, А | 10.099(2) | 10.228(3) | 10.70(1) |
| V, А3 | 892 | 916 | 1031 |
Высокотемпературная сверхпроводимость
В рамках проекта «Электронная и атомная структуры перспективных сверхпроводящих углеродных наноструктур» Неэмпирическим методом Хартри-Фока в базисе 3-21G рассчитаны электронная структура и равновесная атомная геометрия эндоэдральных комплексов (Li@C60)+, Li2@C60 и Zn@C60. Показано, что в эндоэдральном комплексе Li+C60 ион Li+ смещается на расстояние 0.12 nm из центра С60 к центрам углеродных шестиугольников и пятиугольников. В димере Li2, помещенном внутрь С60, наблюдается увеличение расстояния между атомами лития на 0.02 nm по сравнению со свободным димером. Атом цинка является практически несвязанным и жестко находится в центре сферы. Высота потенциальных барьеров при смещении атома цинка к углеродным стенкам велика и достигает порядка тысячи градусов Кельвина. При достаточно низких температурах (от 4 до 78 К) ионы (Lin, n = 1 ÷ 3), атомы (Hen, n = 2 ÷ 4) и молекулы (H2) – гости, находящиеся внутри фуллереновых сфер, – приобретают орбитальный момент за счет коррелированного движения ядер над низкоэнергетическими барьерами потенциальной поверхности внутри углеродной сферы. Возникновение орбитальных моментов ядер атомов и молекул-гостей объяснено изменением вклада орбитального электронного момента в потенциальную поверхность комплексов. Движение ионов Li внутри приводит к размыванию потолка валентной зоны и к появлению волны зарядовой поляризации углеродной сферы.
Электронная структура 16 стоп-кадров динамического кино, наложенных друг на друга и сделанных с шагом 0.01 ps (четверть оборота димера Li2), рассчитанного для комплекса Li2@C60 при температуре 300 К. Видно, что верхняя заполненная орбиталь (внедренное электронное состояние) меняет свое положение с амплитудой 1 эВ.
На вставке – увеличенное внедренное состояние.
Физика квантовых и волновых процессов
Фундаментальная спектроскопия
В рамках Проекта № 2.3 «Спектроскопия кристаллов и композитных структур на их основе» выполнены следующие исследования:
Для двумерной мезофазы дискотического жидкого кристалла обнаружен и исследован аналог давыдовского расщепления поляризованных полос спектра поглощения за счет резонансных межмолекулярных взаимодействий.
С использованием разработанной ранее установки регистрации спектров комбинационного рассеяния в условиях сильных шумов выполнены исследования динамики решетки кристалла CsScF4 в широком интервале температур и давлений. Обнаружена конденсация мягкой фононной моды при высокотемпературном переходе между тетрагональными фазами (показана на рисунке), найден новый фазовый переход в низкосимметричную фазу высокого давления. На основании проведенного предварительного анализа сделаны предположения о возможной симметрии и структуре этой фазы.
Конденсация мягкой фононной моды, индуцирующая фазовый переход между
высокотемпературными фазами кристалла CsScF4.
Проведены исследования гистерезисного характера процесса переориентации капель холестерика в электрооптически бистабильных композитных пленках, используемых для термооптической записи информации. Показано, что для используемого состава жидкокристаллической смеси величины порогового поля и поля насыщения для прямой и обратной ветви гистерезиса не проявляют существенной зависимости от размера капель, а определяются в основном значением шага холестерической спирали.
Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки
В рамках работы по проекту № 69 "Развитие и поддержка Красноярского научно-образовательного центра высоких технологий" (КНОЦ ВТ)совместно с Красноярским государственным университетом, Красноярским государственным техническим университетом, Сибирской аэрокосмической академией на базе действующих лабораторий и установок Института физики СО РАН созданы объединенные лаборатории и центры коллективного пользования компьютерными технологиями и аналитическим оборудованием. На их базе ведется совершенствование и развитие спец. практикумов для студентов, магистров и аспирантов; готовится первый выпуск магистров по направлениям, сформированным в рамках проекта. Силами сотрудников Института подготовлено 48 курсов лекций для студентов этих университетов в области материаловедения и технологий обработки материалов; опубликован ряд оригинальных учебных пособий.
Организована совместная подготовка аспирантов в области новых материалов и технологий; ведется формирование Объединенного Совета по защитам диссертаций в области высоких технологий и новых материалов.
С целью развития систем электронных коммуникаций участников проекта приобретено дополнительное оборудование, начата оптимизация архитектуры объединенной сети ЭВМ с целью повышения ее пропускной способности. Через веб-страницу Института организован доступ к сайтам большинства российских и международных библиотек, издательств и журналов (около 100 наименований), что дает возможность получения оперативной информации в данной области, включая оглавления и тексты публикаций. Ведется формирование объединенного банка данных партнеров КНОЦ ВТ по научным разработкам и учебным программам.