Кафедра физики конденсированного состояния Физический факультет УрГУ Год основания – 1947 Заведующий кафедрой: доктор физ.-мат. наук Н.В. Баранов Фундаментальное. - презентация

1 Кафедра физики конденсированного состояния Физический факультет УрГУ Год основания – 1947 Заведующий кафедрой: доктор физ.-мат. наук Н.В. Баранов Фундаментальное образование в области физического материаловедения Специализации: 1. физика конденсированного состояния; 2. физическое материаловедение (совместно с кафедрой магнетизма и магнитных наноматериалов на базе Института физики металлов УрО РАН) В составе кафедры 3 доктора и 5 кандидатов физ. мат. наук

2 Спецкурсы Кристаллофизика Введение в рентгеноструктурный анализ Физическое материаловедение Дефекты атомной структуры твердых тел Введение в физику конденсированного состояния Теория и методы структурного анализа Нейтронные и рентгеновские методы исследования наноматериалов Решение прикладных задач на ЭВМ Термодинамика химических превращений в твердых телах Физические методы исследования свойств твердых тел Физические свойства реальных кристаллов Физика конденсированного состояния Магнитные свойства твердых тел. Физика поверхности Прикладные задачи структурного анализа Современные проблемы физики транспортных свойств твёрдых тел Перспективные материалы современной техники Для бакалавров Для специалистов Физическое материаловедение Физика низкоразмерных систем Новые функциональные и конструкционные материалы Кинетические явления в конденсированных средах Современные методы структурно- фазового анализа Физико-химия неорганических материалов

3 Научная работа Основные направления Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

4 Исследование атомной структуры твердых тел Уменьшение размера частиц Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

5 Рентгеновский дифрактометр Bruker D8 ADVANCE Позволяет изучать: фазовый состав, атомную структуру, напряжения в материале, структурные превращения, текстуру, размер частиц (включая наночастицы) толщину слоев слоистых материалов Диапазон температур: от -190 С до 1600 С Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

6 Кинетические явления в сложных системах. Исследование и разработка мембранных материалов и твердых электролитов Кислородные мембраны Воздух e-e- O 2- Кислород Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

7 Наноструктуры на основе слоистых дихалькогенидов переходных металлов M x TX 2 (Х = S, Se, Te) Интеркалация Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

8 M - щелочные, щелочноземельные, благородные, переходные и редкоземельные металлы, органические молекулы Т – переходный металл Интеркалаты M x TX 2 Применение: Li х TiX 2 - использование в химических источниках тока, твердотельных аккумуляторах; M х TiSe 2 - ионселективные электроды для химического экспресс- анализа технологических сред. M x TX 2 – магнитные среды с различным характером магнитного упорядочения Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

9 Уникальные ионселективные электроды для экспресс- химанализа. Единственные в мире электроды для определения содержания Co(II) и Cr(III). Электрод для определения Pb(II) с рекордной селективностью и устойчивостью к посторонним веществам патент РФ «Состав мембраны ИСЭ», (А.Н. Титов, Т.В. Великанова) Зависимость потенциала ионоселективного электрода c Fe 0,15 TiSe 2 в качестве активного элемента в присутствии мешающей примеси Ni (10 -2 моль/литр). Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

10 Интеркалаты в литиевых аккумуляторах Принципиальная схема литиевого аккумулятора Зависимость ЭДС от глубины разряда наиболее популярной батареи на основе системы Li-TiS 2 То же самое для разработанной нами батареи на основе системы Li-TiSe 2 Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

11 Интеркалаты с органическими молекулами Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков. Материалы могут использоваться для создания электронных устройств. Молекулы металлоценов, помещённые в межслоевое пространство (справа), вращаются вокруг поперечной оси. Ниже определённой температуры (порядка 100 К) вращение замораживается.

12 Механизмы разрушения твердых тел Испытательная машина AG- 50kNXD (Shimazu, Япония) для проведения аттестации механических свойств Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

13 Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков Магнитокалорический эффект Охлаждение при адиабатическом размагничивании Разработка материалов для магнитных рефрижераторов Исследование атомной структуры твердых тел; Явления переноса через межфазные границы в сложных системах; Физические свойства соединений со слоистой структурой; Механизмы разрушения металлов и сплавов; Фазовые превращения, кинетические и тепловые свойства магнетиков.

14 Уникальный измерительный комплекс DMS-1000 (Dryogenic, UK) Диапазон температур: от 0.1 К до 300 К Магнитное поле: до 12 Тл Можно проводить измерения: электросопротивления (4-зондовый метод) магнетоспротивления постоянной Холла магнитной восприимчивости в переменном поле теплоёмкости Без использования жидких хладагентов !!!

15 Наши партнеры Институты Уральского отделения Российской Академии наук: Институт физики металлов Институт высокотемпературной электрохимии Институт металлургии Институт химии твердого тела

16 Совместные исследования: Институт Пауля Шеррера (Швейцария) Университет г. Оснабрюка (Германия) Венский технический университет (Австрия), Университет Хиросимы (Япония), Гельмгольц-Центрум-Берлин (Германия); Институт исследований атомной энергии (Корея) Синхротрон ELETTRA (Италия)

17 Где работают выпускники ? Академические институты; Отраслевые институты, наукоемкие производства; Предприятия металлургического и машиностроительного профиля; Вузы; Зарубежные научные центры.