МУРН эксперименты на образцах диоксида циркония

Азарова А.Л.

В конце августа 2017 года магистрант кафедры ядерно-физических методов исследования СПбГУ, Азарова Любовь Александровна, совместно с аспирантом кафедры Яшиной Е.Г. и сотрудником ОИКС (НИЦ КИ – ПИЯФ) Копицей Г.П., провела эксперименты по малоугловому рассеянию нейтронов на образцах диоксида циркония в нейтронном центре имени Хайнца Майера-Лейбница, Гархинг, Германия.

Образцы ксерогелей диоксида циркония были приготовлены в лаборатории физики неупорядоченного состояния (НИЦ КИ – ПИЯФ) Н.Н. Губановой. Образцы, синтезированные при различных рН и температурах отжига, были исследованы на двух установках: KWS-2 - высокопоточная малоугловая установка и KWS-3 - ультрамалоугловая установка, в диапазоне от 1,5*10-4 до 2.5*10−1 Å−1, что дало возможность получить информацию о фрактальной структуре в широком диапазоне масштабов.

Предполагаемая модель формирования частиц диоксида циркония

Обладая уникальными (проводящими и сорбционными) физико-химическими свойствами диоксид циркония (ZrO2) активно исследуется уже много лет. Этот материал имеет множество промышленных применений благодаря химической и термической стабильности. Как известно, структура материала зачастую определяет его свойства. Так, например, материалы, синтезированные на основе диоксида циркония, могут обладать фрактальной структурой, которая, в свою очередь, напрямую связана с сорбционными свойствами материала [1]. Хотя имеется существенный задел в этой области, выполненный группой В.К. Иванова (Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова) [1,2,3], однако систематические зависимости получаемой структуры диоксида циркония от температуры и рН на сегодняшний день не до конца изучены, особенно в отношении фрактальной размерности. Ранее, нами было установлено, что частицы аморфного диоксида циркония, формирующие структуру объемного фрактала, в процессе отжига при температурах равной или большей 400oС трансформируются в плотное ядро и оболочку со структурой поверхностного фрактала. Однако, остался невыясненным вопрос о том, как же происходит переход из состояния со структурой объемного фрактала к состоянию со структурой поверхностного фрактала. Это и является актуальной проблемой для группы на сегодняшний день.

[1] Г.П. Копица, В.К. Иванов, С.В. Григорьев, П.Е. Мескин, О.С. Полежаева, В.М. Гарамус. Письма в ЖЭТФ 85, 132 (2007).

[2] V. K. Ivanov, G. P. Kopitsa, A. E. Baranchikov, S. V. Grigor'ev, and V. M. Haramus. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2010, Vol. 55, No. 2, 155–161 (2010).

[3] V.K. Ivanov, G.P. Kopitsa, O.S. Ivanova, A.Ye. Baranchikov, K. Pranzas, S.V. Grigoriev. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 75, 296–299, (2014).