Sirvi Autor "Strugovshchikov, Evgenii" järgi

Nüüd näidatakse 1 - 1 1

First-principles studies on rare-earth metal-hydride-based smart materials
(2021-09-20) Strugovshchikov, Evgenii; Pishtshev, Aleksandr, juhendaja; Karazhanov, Smagul, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Käesoleval ajal on suur vajadus funktsionaalsete materjalide järele, mis võiksid olla aluseks uute energiaefektiivsete seadmete ja mehhanismide arendamisel, millel on lai rakendusvaldkond ja võime funktsioneerida erinevates maa- ja kosmosetingimustes. Nagu esimesed tulemused on näidanud, on haruldaste muldmetallide oksühüdriididel mitmeid kasulikke funktsionaalseid omadusi, mida saab otseselt kasutada kaasaegsetes tehnoloogilistes lahendustes, eelkõige kõrgefektiivsete optiliste ja elektromehaaniliste seadmete arendamisel. Haruldaste muldmetallide oksühüdriidide keemiline projekteerimine algas rohkem kui 10 aastat tagasi, kui avastati, et hapniku lisamine hüdriidi struktuuri mitte ainult ei korralda ümber stöhhiomeetriat tänu vesiniku ja hapniku positsioonide paindlikule stabiliseerimisele kristallvõrega, vaid laiendab ka oluliselt modifitseeritud metallihüdriidide süsteemi omaduste kompleksi. See on avanud mitmesuguseid võimalusi parandada paljusid metallhüdriidide põhiomadusi ja suurendada nende funktsionaalsust, võimaldades seega teadlastel paindlikult modifitseerida ja muuta nende optilisi, mehaanilisi ja elektroonilisi omadusi. Teaduslikust ja tehnilisest seisukohast on kõige olulisem probleem välja selgitada, millist funktsionaalset rolli mängib hapniku keemiline lisamine tahkete oksühüdriidide omadustes. Seega oli käesoleva doktoritöö peamine eesmärk laiendada oluliselt meie teadmisi hapniku käitumisest haruldaste muldmetallide hüdriidides. Kasutades kaasaegseid matemaatika, teoreetilise füüsika ja kristallokeemia meetodeid ning mahukaid numbrilisi arvutusi superarvutis, uurisime haruldaste muldmetallide oksühüdriidide süsteemide kõige tõenäolisemaid struktuuri- ja koostise konfiguratsioone. See võimaldas meil ennustada suure hulga erinevate kristallstruktuuride ja hapniku/vesiniku vahekordadega ühendite teket ning konstrueerida ternaarne faasidiagramm Y- H-O muutujate puhul. Oleme kirjeldanud hapniku võtmerolli uute materjalide moodustamisel, mis mõjutab kristalliseerumist stabiilsesse oksühüdriidstruktuuri. Kõigist kolmekomponentsetest oksühüdriididest leidsime, et mõned oksühüdriidid on võimalik stabiliseerida polaarsetes mittetsentrosümmeetrilistes faasides, millel on silmapaistvad elastsed, piesoelektrilised ja elektromehaanilised omadused. Üks neist faasidest kuulub spetsiifilisele tetragonaalsele struktuurile, mille võrestiku konfiguratsioonil on unikaalne kiraalstruktuuriline ülesehitus, mis hõlmab kõiki elementaarraku katioone ja anioone. Arvutatud elektrooniliste ja optiliste omaduste põhjal pakkusime välja ka kaks erinevat optiliste katete prototüüpi, milles oksühüdriidi õhukesed kiled mängivad võtmerolli: i) madala emissiooniga katte mudel ja ii) valgust absorbeeriva mittepeegeldava katte mudel. Meie uurimistöö tulemused on oluliselt täiendanud haruldaste muldmetallide oksühüdriidide materjaliomadusi käsitlevat teadmistebaasi. Nad on tuvastanud nende materjalide elektrooniliste, elastsete, elektriliste ja optiliste omaduste mikroskoopilise olemuse detailid. See võimaldas meil mõista, kuidas nende omadused ja funktsionaalsed karakteristikud võivad olla tingitud erinevatest keemilistest ja füüsikalistest teguritest. Lisaks sellele oleme pakkunud välja võimalikud stsenaariumid perspektiivsete funktsionaalsete omadustega oksühüdriidmaterjalide prognoosimiseks ja projekteerimiseks, mida saab seejärel kasutada kaasaegsete optiliste ja elektromehaaniliste seadmete arendamisel.