Направления > Наноструктуры > Анодированный оксид алюминия
 

Анодированный оксид алюминия

  
 
Двумерные пространственно-упорядоченные матрицы и массивы магнитных нанонитей на их основе
 
 

С. В. Григорьев, А.В.Сыромятников, А.П.Чумаков (ПИЯФ РАН)
Н.А. Григорьева (Физический факультет СПбГУ)
Helmut Eckerlebe (GKSS Forschungszentrum)
Andrey Petoukhov (Technical University of Utrecht)
К.С.Напольский, А.В. Лукашин, А.А. Елисеев, Ю.Д.Третьяков (Факультет наук о материалах МГУ)

  
 
Скачать постеры: постер С. Григорьева, постер А. Петухова. Скачать публикации по теме: [1], [2]
 
 
Постановка задачи:

 

государственный контракт от «29» июня 2007 г. № 02.513.11.3318

«РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОКОЛЕНИЙ МАГНИТНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ВЫСОКООРГАНИЗОВАННЫХ ПРОСТРАНСТВЕННО УПОРЯДОЧЕННЫХ МАССИВОВ АНИЗОТРОПНЫХ НАНОСТРУКТУР ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

Научный задел: NANO реального пространства превращается в SANS и SAXS Фурье  пространства: наш путь в Nanoscience  был предопределен.

Задача: Разработка современных методов аттестации наносистем и активное участие в их синтезе.

    
 

 

  
Синтез новых материалов
 

а) Алюминиевую проволоку диаметром 2 мм прессовали под давлением до толщины ~1 мм. Затем алюминиевые подложки были отожжены на воздухе в течение 10 часов при 500°С

б) Двустадийное окисление (Masuda H., Fukuda K. Science, vol. 268, 1995, pp. 1466–1468)

в)  Самоупорядочение формируется при определенных условиях:
Расстояние между порами  50, 65, 100, 420 нм образуется при 19 В и 25 В в серной, при 40 В в щавелевой, при 160 В и 195 В в фосфорной кислотах.

д) Толщина мембраны (10-100 мкм) зависит от времени окисления

е) В гексагонально упорядоченные поры методом электроосаждения можно внедрить практически любой металл, который образует массив нанонитей.
Общая схема синтеза пористых пленок Al2O3 и нанокомпозитов на их основе.
 
 
 

 

  
Методы аттестации: МУРН (SANS) и ПЭМ
 

Эксперименты по малоугловому рассеянию нейтронов проводили на установке SANS-2 исследовательского реактора FRG-1 в г. Геестхахт (Германия).

1) Двумерный детектор
2) коллимация 12 м, расстояние
S-PSD = 16 м

  
 
 

 

  
  Методы аттестации: МУРР (SAXS)  
 

Эксперименты по МУРР проводили на установке BM-26B  (DUBBLE, ESRF, Франция).

1) Двумерный детектор
2) фокусирующие линзы      (разрешение 10 микрорадиан),
3) высокая интенсивность пучка
   
 

(A) Дифракционная картина от  50 мкм мембраны оксида алюминия.
(B) Q-зависимость интенсивности рассеяния вдоль осей  (10) и (11).
(C) Зависимость интенсивности рассеяния рефлексов от азимутального угла.

 

Интегральная интенсивность пика (10) в 9.5 раз больше,
чем интенсивность прошедшего пучка фотонов, в котором
Остается после рассеяния около 1.5-2 % падающей интенсивности.
     
 

SANS и SAXS – инструмент для проведения экспериментов в реальном времени прямо на пучке In-situ эксперимент по окислению мембран оксида алюминия.

    
      
       
  Поляризованный МУРН (SANS)  
 

Создана теория рассеяния на мембранах А.В. Сыромятников

  
 
Ядерное рассеяние
Магнитное рассеяние
 
Ядерно-Магнитная интерференция
 
 
 

1) В модели учтен слабый беспорядок в системе пор и нанонитей
2) Одна из особенностей рассеяния – сечение быстро растет с ростом  волнового вектора нейтронов k ( как k2 ~ 1/l2).

    
     
 

  

  
     
 

Q-Зависимости интенсивности (a) полного (ядерного и магнитного) сечения нейтронного рассеяния при H = 1 и H = 400 мТ;
(b) интерференционного рассеяния ΔI(q)  при H = 1 и H = 400 мТ;
(c) сечения, зависящего от магнитного поля, IH(q)
 
 

Модель перемагничивания массива нанонитей
 
 

Полевая зависимость амплитуд (а) интерференционных вкладов (диффузного и когерентного) и (б) магнитного когерентного вклада, полученных из аппроксимации экспериментальных значений.

  
 

Перспективы?    Перспективы… Перспективы!!!
 

1) In-situ эксперименты по окислению мембран и электроосаждению простых элементов и соединений (SAXS и SANS).
2) Изучение магнитных свойств массивов нанонитей (polarized SANS).
3) Развитие теории рассеяния на мембранах и сходных системах:  вихри в сверхпроводниках, жидкие кристаллы.
 
Заключение
 

Результаты опубликованы:
[1] С.В. Григорьев,  Н.А. Григорьева, А.В. Сыромятников,  К.C. Напольский, А.А. Елисеев,  А.В. Лукашин, Ю.Д. Третьяков, Х. Эккерлебе, Письма в ЖЭТФ
85 (2007) 549-554 - Двумерные пространственно-упорядоченные системы Al2O3: исследование методом малоуглового рассеяния нейтронов.
[2] С.В. Григорьев,  Н.А. Григорьева, А.В. Сыромятников,  К.C. Напольский,  А.А. Елисеев,  А.В. Лукашин, Ю.Д. Третьяков, Х. Эккерлебе, Письма в ЖЭТФ
85 (2007) 738-743 – Пространственно упорядоченные массивы магнитных нанонитей: исследование методом малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов.

Завершена работа по государственному контракту от «29» июня 2007 г. № 02.513.11.3318

Авторы благодарны GKSS Forschungszentrum и ESRF за возможность проведения измерений на установках мирового класса.