НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИМЫЕ результаты, полученные в ИФТТ РАН в 2025 г.
Утверждены на заседании Ученого совета ИФТТ РАН 15 декабря 2025 г.
(протокол № 26)
1. Металл-поддерживаемые твердооксидные топливные элементы с единственным низкотемпературным insitu обжигом
И.С. Ерилин , И.Н. Бурмистров , Д.А. Гайнуллина , Е.А. Агаркова , С.И. Бредихин
(с соавторами)
В работе демонстрируется технологический маршрут изготовления металл-поддерживаемых твердооксидных топливных элементов (МП-ТОТЭ) с единственным обжигом при температуре 1000°С в составе стенда, имитирующего условия в батареях ТОТЭ. Разработанные МП-ТОТЭ продемонстрировали удельную мощность близкую к рекордным мировым показателям, с наибольшим преимуществом в области более низких температур и более высоких КПД (напряжений).
Представленная концепция МП-ТОТЭ была разработана и изготовлена впервые в мировой практике. Основная новизна связана с использованием метода осаждения слоев из сухого порошка, который позволил изготовить высокоактивный анод с температурами консолидации 950 – 1000°С достаточными для отсутствия значительного окисления стальных токосъемов и подложки, а также с адгезионной прочностью достаточной для осаждения электролитной мембраны магнетроном без промежуточных обжигов, что в конечном итоге позволило проводить единственный обжиг с разделенными газовыми пространствами анод-катод. Впервые в мировой практике промышленно-ориентированным методом был изготовлен анод для МП-ТОТЭ, внедренный в поры подложки почти на всю толщину, что обеспечивает невозможность его деламинации в процессе быстрых нагревов и охлаждений. Анализ спектров импеданса (Рис. 1) изготовленных МП-ТОТЭ и анод-поддерживаемых ТОТЭ (АП-ТОТЭ) на основе коммерческой подложки показал, что при температурах 600–650°С основной вклад в сопротивление в случае МП-ТОТЭ вносит катод, а в случае АП-ТОТЭ анодный и катодный вклад примерно равен, что продемонстрировало важность высокой активности анода при температурах 600–650°С.
Публикация: Erilin, I.S. Metal-supported solid oxide fuel cell with low temperature single in situ firing: fabrication, analysis, perspectives / I.S. Erilin, I.N. Burmistrov, E.A. Smolyanskiy, A.A. Solovyev, D.A. Gaynullina, E.A. Agarkova, S.I. Bredikhin // Journal of Power Sources. – 2025. – Vol. 659. – P. 238430. – DOI:10.1016/j.jpowsour.2025.238430
Уровень готовности технологии – второй УГТ
Полученный результат соответствует приоритетному направлению научно-технического развития Российской Федерации, утвержденным Указом Президента Российской Федерации от 18.06.2024 №529 – 1. Высокоэффективная и ресурсосберегающая энергетика.
Государственное задание ИФТТ РАН: «Фундаментальные исследования и проблемно-ориентированные разработки по созданию макетных образцов энергетических установок на базе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ)», №125032804581-9
Энергетика и рациональное природопользование, направление 2.5.1.7. Альтернативные источники энергии, технологии, производство и преобразование энергии на основе возобновляемых источников.
2. Спиновый вентиль для поверхностных состояний в топологических полуметаллах
Авакянц А.А., Есин В.Д., Казьмин Д.Ю., Орлова Н.Н., Колесников Н.Н., Тимонина А.В., Девятов Э.В.
В последнее время значительный интерес привлекают различные реализации магнитной памяти, существенным элементом которых является спиновый вентиль. Обычно, спиновый вентиль представляет собой многослойную структуру из нескольких ферромагнитных слоёв, разделённых слоями нормального металла или туннельными промежутками. Электросопротивление такой многослойной структуры зависит от взаимной ориентации намагниченностей слоёв в силу спин-зависимого рассеяния носителей заряда, в результате чего сопротивлением спинового вентиля можно управлять внешним магнитным полем путём выстраивания параллельной либо антипараллельной конфигурации намагниченностей слоёв.
С другой стороны, спиновый вентиль может быть реализован на основе спин-поляризованных топологических поверхностных состояний в топологических полуметаллах. Кроме чисто научного интереса, в таком устройcтве можно ожидать высокоэффективной конверсии спин-заряд в силу жёсткой связи спина и импульса для топологических состояний (spin-momentumlocking). При этом особый интерес представляет собой полуметалл α -GeTe, где топологические свойства наблюдаются уже при комнатной температуре и сохраняются вплоть до криогенных температур.
В данной работе мы экспериментально исследовали магнетосопротивление одиночного гетероперехода GeTe–Ni между топологическим полуметаллом α-GeTe и тонкой никелевой плёнкой при комнатных и гелиевых температурах. Мы продемонстрировали характерную спин-вентильную характеристику в сопротивлении гетероперехода при комнатной температуре и при температуре жидкого гелия (Рис. 1). Из продемонстрированной анизотропии магнетосопротивления, наблюдения нами аналогичного поведения для гетероперехода на основе дираковского полуметалла Cd3As2–Ni и полного отсутствия спин-вентильных эффектов для референсного гетероперехода GeTe–Au, мы можем уверенно связать обнаруженный спин-вентильный эффект с спин-зависимым рассеянием между спиновыми текстурами в топологическом поверхностном состоянии и ферромагнитным никелевым электродом. С точки зрения фундаментальных исследований мы продемонстрировали влияние топологических спиновых текстур на транспорт носителей заряда в гетероструктурах, с точки зрения возможных применений — эффективную конверсию спин-заряд уже при комнатной температуре.
Публикация:Avakyants, A.A. Spin-valve effect for spin-polarized surface states in topological semimetals / A.A. Avakyants, V.D. Esin, D.Yu. Kazmin, N.N. Orlova, A.V. Timonina, N.N. Kolesnikov, E.V. Deviatov // JETP Letters. – 2025. – Vol. 121, Iss. 9. – DOI:10.1134/S0021364025606293
Государственное задание ИФТТ РАН:«Коллективные явления в транспортных и оптических свойствах наноструктур, включая гибридные наноструктуры», №125032704559-9
Физические науки, направление 1.3.2.3. Физика магнитных явлений, магнитные материалы и структуры, спинтроника.
3. Спектр плазменных возбуждений в плазмонном кристалле на базе AlGaAs/GaAs гетероструктуры
А.А. Заболотных, А.С. Астраханцева, И. В. Кукушкин, В.М. Муравьев (с соавторами)
Проведено комплексное исследование спектра и релаксации плазменных возбуждений в плазмонном кристалле, изготовленном на основе двумерной электронной системы в полупроводниковой гетероструктуреAlGaAs/GaAs (Рис. 1). Ключевой особенностью эксперимента было использование терагерцовой спектроскопии во временной области для прямого наблюдения за эволюцией фундаментальной плазмонной моды при планомерном изменении ширины металлических полос затвора (коэффициента заполнения) при фиксированных периодах решётки 8 и 12 мкм. Для объяснения наблюдаемых явлений авторы разработали новый аналитический подход, основанный на решении уравнений Максвелла для пространственных гармоник, который оказался существенно точнее широко используемой феноменологической модели Кронига-Пенни. Теоретический анализ подтвердил, что плазмонные моды в таком кристалле имеют природу делокализованнойсверхрешетки и представляют собой гибридизацию множества пространственных гармоник, а не простое чередование мод в экранированных и неэкранированных областях. Другим важнейшим результатом работы стало выявление механизмов затухания плазменных колебаний. Было обнаружено, что ширина линии резонанса не является постоянной: при малых коэффициентах заполнения она определяется классическим одночастичным рассеянием (столкновениями с примесями и фононами), что коррелирует с измеренной транспортной подвижностью электронов. Однако с увеличением ширины затвора происходит резкое уширение линии, вызванное эффектами радиационного затухания. Это свидетельствует о том, что металлическая затворная решетка действует как эффективная антенна, связывающая плазмоны с внешним электромагнитным полем. Полученные результаты углубляют понимание физики плазмонных кристаллов и создают научную основу для инженерии новых терагерцовых устройств, таких как детекторы, генераторы и фазовращатели.
Публикация: Khisameeva A. R. Spectrum of plasma excitations in a plasmonic crystal fabricatedin an AlGaAs/GaAs heterostructure / A.R. Khisameeva, A. Shuvaev, A.A. Zabolotnykh, A.S. Astrakhantseva, D.A. Khudaiberdiev, A. Pimenov, I.V. Kukushkin, V.M. Muravev // Physical Review Research. – 2025. – Vol. 7, Iss. 3. – P. 033224. – DOI:10.1103/3gnt-w1zj
Грант РНФ № 19-72-30003
Физические науки, направление 1.3.2.5. Физика нано- и гетероструктур, мезоскопика.
4. Плазменные возбуждения в системе сверхпроводящих электронов в тонких пленках NbN
С. А. Андреева, А. В. Щепетильников,К. Р. Джикирба, В. В. Соловьев,И. В. Кукушкин
Главной проблемой для обнаружения плазменных возбуждений в системе трехмерных сверхпроводящих электронов является очень большая (по сравнению с полупроводниковыми системами) электронная плотность, что приводит к большой частоте плазменных возбуждений, значительно превышающей сверхпроводящую щель. В этих условиях плазменные возбуждения оказываются сильно затухающими и их невозможно наблюдать. Поскольку в двумерных электронных системах спектр плазменных возбуждений является бесщелевым, то в этом случае плазменную частоту всегда можно уменьшить вплоть до нуля путем уменьшения волнового вектора возбуждений (например, с помощью увеличения размеров образца) и таким образом сделать плазменную частоту значительно меньшей, чем сверхпроводящая щель.
В настоящей работе в тонких пленках NbN впервые обнаружены двумерные плазменные волны в системе сверхпроводящих электронов (Рис. 1) и измерена их дисперсия (Рис. 2). Мы использовали очень тонкие пленки NbN, в которых концентрация сверхпроводящих электронов была значительно уменьшена по сравнению с полной электронной плотностью. В этих условиях нами были обнаружены особенности резонансного пропускания ТГц излучения, которые зависели от размера электронной системы. Установлено, что эти резонансы исчезали при температурах выше критической (Тс). Кроме того, показано, что по мере увеличения температуры вплоть до Тс наблюдался сдвиг резонансной частоты в сторону меньших частот (за счет уменьшения плотности сверхпроводящих электронов), а также наблюдалось значительное уширение резонансных особенностей. Измерена дисперсия плазменных возбуждений и показано, что плазменная частота линейно зависит от волнового вектора.
Публикация: Статья находится на этапе рецензирования в журнале Physical Review Letters
Государственное задание ИФТТ РАН: «Коллективные явления в транспортных и оптических свойствах наноструктур, включая гибридные наноструктуры», №125032704559-9
Физические науки, направление 1.3.2.8. Квантовая макрофизика, Бозе-конденсаты, сверхпроводимость.
5. Перспективы использования твердооксидных топливных элементов для генерации энергии из низкокалорийных сбросных газов
А.У. Шарафутдинов, Е.В. Ципис, Д.В. Матвеев, Н.В. Деменева, М.С. Дякина, С.Д. Родионова, В.В. Хартон, С.И. Бредихин
Исследование направлено на решение проблемы утилизации низкокалорийных сбросных газов угольных шахт и полигонов твердых бытовых отходов. Основными компонентами свалочного и шахтного газов являются CH4, CO2 и N2. Низкая концентрация метана в таких газах затрудняет их утилизацию с использованием газопоршневых и газотурбинных установок. Технологии на основе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) характеризуются рекордными КПД (до 65%), возможностью использовать различные виды топлива, экологической безопасностью, большим межсервисным интервалом и легкостью масштабирования. Поэтому использование сбросных газов в ТОТЭ для производства электрической и тепловой энергии существенно снизит нагрузку на окружающую среду. Эффективность и ограничения ТОТЭ, работающих на модельных топливных газах, содержащих 25–100 % метана, с внешним предварительным риформингом и без него, были оценены с использованием электрохимических испытаний и моделирования. Экспериментальные результаты (Рис. 1) показали, что ТОТЭ разработанной нами конфигурации с элементами промышленного размера (10×10 см2) позволяют использовать в качестве топлива газовые смеси с относительно низкими концентрациями метана по-прежнему обеспечивая достаточно высокую эффективность преобразования энергии. Это подтверждается результатами моделирования, показывающими, что даже при значительном разбавлении метана (до 10%) сохраняется возможность стабильной работы ТОТЭ с приемлемыми значениями мощности; КПД при этом падает незначительно (с 59% до 44%).
  |
 |
Публикация: Sharafutdinov, A.U. Performance of SOFCs using waste gases: Effects of CH4/CO2/H2O ratio / A.U. Sharafutdinov, E.V. Tsipis, D.V. Matveev, N.V. Demeneva, M.S. Dyakina, S.D. Rodionova, V.V. Kharton, S.I. Bredikhin // Chemical Engineering Journal. – 2025. – Vol. 512. – P. 162725. – DOI:10.1016/j.cej.2025.162725
Полученное достижение соответствует приоритетному направлению научно-технологического развития Российской Федерации: Высокоэффективная и ресурсосберегающая энергетика.
Грант РНФ №20-19-00478-П
2.5.1. Энергетика и рациональное природопользование
1.4.4.2. Научные основы топливных элементов;
1.4.4.4. Материаловедение энергогенерирующих, энергоаккумулирующих устройств, аппаратов, систем передачи и преобразования энергии.
6. Композит из кремнезема и детонационных наноалмазов с частично удаленными оболочками
М.А. Короткова, В.С. Ефимченко, В.Е. Антонов, О.И. Баркалов, Т.Н. Фурсова, К.А. Гавриличева, С.В. Зайцев (с соавторами)
Одиночные детонационные наноалмазы (ДНА) с азотно-вакансионными центрами NV привлекают интерес в качестве излучателей одиночных фотонов. В данной работе предложен способ преодоления двух основных проблем ДНА: склонности к агломерации и наличия оболочки из графитоподобного углерода. После сжатия при 75 кбар и 250 °C исходный аэрогель SiO2, содержащий отдельные наночастицы ДНА, необратимо превращается в плотный и химически инертный материал, препятствующий их агломерации. Последующее его насыщение водородом при P=75 кбар и T=600 °C удаляет часть оболочки ДНА (рис. 1, левая панель) и, таким образом, активизирует люминесценцию отрицательно заряженных NV– без использования низких температур (рис. 1, правая панель).
Публикация: Korotkova, M.A. Bulk composite of silica and detonation nanodiamonds with partially removed sp2 shells / M.A. Korotkova, V.S. Efimchenko, V.E. Antonov, O.I. Barkalov, I.G. Fomina, T.N. Fursova, K.A. Gavrilicheva, S.V. Zaitsev, I.O. Gozhikova, A.Ya. Vul', S.A. Lermontov // CeramicsInternational. – 2025. – Vol. 51, Iss. 18, № Part 1. – P. 25160–25168. – DOI:10.1016/j.ceramint.2025.03.197
Государственное задание ИФТТ РАН: «Структура, фазовые переходы, свойства жидких и твердых тел», №: 125031904202-5
Физические науки, направление 1.3.2.2. Структурные исследования конденсированных сред, связь структуры и свойств.
7.Динамика решетки, сжимаемость, тепловое расширение и теплоемкость многослойного графана
В.Е. Антонов, В.С. Ефимченко, В.И. Кулаков, Р.И. Усманов (с соавторами)
Многослойный графан (гидрид графита) – это новый кристаллический углеводород состава CH, впервые синтезированный в ИФТТ РАН [1] и представляющий собой одну из теоретически предсказанных ранее [2] фазу «графан II» 3D-графана, состоящую из гофрированных слоев 2D-графана в конформации «кресло», уложенных вдоль гексагональной оси в последовательности -ABAB-, пр. группа P63mc (Рис. 1). Кристаллическая структура графана была однозначно установлена в нынешней работе по наличию щели вблизи 100 мэВ в колебательном спектре G(E), изученном при T = 7 K методом неупругого рассеяния нейтронов (см. рисунок) на практически однофазном образце. Такой образец впервые удалось синтезировать при T = 870 K и давлении водорода 7.4 ГПа, предварительно активировав поверхность частиц графита мягким помолом в атмосфере водорода при давлении 1 МПа. Хорошая точность определения колебательного спектра подтверждена калориметрическими измерениями при температурах 120–673 K.
Рентген-дифракционное исследование в алмазных наковальнях показало, что фаза графан II устойчива в атмосфере водорода при давлениях до 53 ГПа и температурах до 1500 K. Это характеризует полученное экзотическое соединение как один из самых химически, барически и термически устойчивых углеводородов и делает его важной частью системы C-H. Интересно отметить, что согласно первопринципным расчетам [3], все фазы многослойного графана, включая фазу графан-II, термодинамически неустойчивы в атмосфере водорода при T > 0 K и давлениях до 400 ГПа.
[1] V.E. Antonov, I.O. Bashkin, A.V. Bazhenov et al., Carbon 100 (2016) 465–473.
[2] X.-D. Wen, L. Hand, V. Labetetal., PNAS 108 (2011) 6833–6837.
[3] A.S. Naumova, S.V. Lepeshkin, A.R. Oganov, J. Phys. Chem. C 123 (2019) 20497–20501.
Публикация: Yartys, V.A. Reversible hydrogen storage in multilayer graphane: Lattice dynamics, compressibility, and heat capacity studies / V.A. Yartys, V.E. Antonov, B.M. Bulychev, V.S. Efimchenko, V.I. Kulakov, M.A. Kuzovnikov, R.T. Howie, H.A. Shuttleworth, M. Holin, R. Rae, M.B. Stone, B.P. Tarasov, R.I. Usmanov, A.I. Kolesnikov // Materials Chemistry and Physics. – 2025. – Vol. 332. – P. 130232. – DOI:10.1016/j.matchemphys.2024.130232
Грант РНФ № 23-22-00361
Физические науки, направление: 1.3.2. Физика конденсированных сред и физическое материаловедение
8. Очистка сырья и выращивание кристаллов CaF2 вертикальной зонной плавкой
Колесников Н.Н., Тимонина А.В., Ажгалиева А.С.
Кристаллы CaF2 – ключевой материал для лазерной литографии в дальнем ультрафиолетовом диапазоне, особенно с использованием эксимерных лазеров с длиной волны 193 нм, в которых CaF2 используется как для проходной, так и для фокусирующей оптики. Это применение требует получения кристаллов высокой чистоты и больших размеров. Нами разработана методика очистки сырья CaF2 и выращивания кристаллов методом вертикальной зонной плавки.
Демонстрация очистки CaF2 многопроходной зонной плавкой: исходное сырье: CaF2 ГОСТ 7167-54, содержание CaF2 – 98 %. Основные примеси:SO4 (0,15 %), Fe (0,025 %), Pb (0,01 %), Si (0,04 %). Процесс, при пяти проходах зоны, позволяет очистку от всех основных примесей (в пределах погрешности микрорентгеноспектрального анализа), кроме Fe (Рис. 1-2). Нами также разработан комплекс эффективных мер для снижения содержания железа в кристаллах.
По результатам исследования подана заявка на выдачу патента на изобретение [1].
[1]Патент:Колесников Н.Н., Тимонина А.В., Хамидов А.М., Ажгалиева А.С. Способ очистки и получения кристаллов CaF2, заявка на выдачу патента на изобретение РФ, рег. № 2025130063.
УГТ: второй
Направление научно-технологического развития Российской Федерации: Безопасность получения, хранения, передачи и обработки информации.
Государственное задание ИФТТ РАН: "Физика, физическоематериаловедение и технологии новых неорганических материалов ифункциональных структур", № 125032804582-6
Физические науки, направление1.3.5.5. Физика лазеров и лазерных материалов; нелинейные оптические явления
9.Локальная термометрия чешуйки NbSe2 путем измерения дельта-T шума
М.Г. Прокудина, А.Ф. Шевчун, В.С. Храпай, Е.С. Тихонов
Понимание динамики квазичастиц в сверхпроводниках необходимо для улучшения работы электронных микрорефрижераторов на основе сверхпроводников, детекторов фотонов, элементов кинетической индуктивности и кубитов. В настоящей работе мы реализовали подход для локальной термометрии электронных состояний в неравновесном сверхпроводнике (чешуйка NbSe2), основанный на измерениях шума слабосвязанного туннельного контакта. Ранее аналогичный подход применялся для локальной термометрии электронных состояний в диффузионных металлических проводниках с использованием в качестве зонда полупроводникового InAsнанопровода с пренебрежимо малым электрон-фононным рассеянием. В дальнейшем этот же подход, но уже с зондом в виде туннельного перехода, позволил получить энергетическое разрешение электронных состояний в диффузионных металлических проводах. Однако, до сих пор этот подход никогда не применялся к сверхпроводникам. Отметим, что он не опирается ни на какие-либо спектральные характеристики сверхпроводника или зонда, поэтому его применимость не ограничивается низкой температурой и нулевым магнитным полем, как в экспериментах по спектроскопии туннельного кондактанса. Данный подход может быть использован для характеризации не только других сверхпроводников из семейства дихалькогенидов переходных металлов вплоть до двумерного предела, но и для объёмных сверхпроводников. На Риc. 2 помимо образца и схемы измерений на правой панели показан основной результат — локальная электронная температура в чешуйке NbSe2 вблизи туннельного перехода (красная точка на центральной панели Рис. 2) в нормальном (желтые символы) и сверхпроводящем состоянии (синие символы). Данные измерения позволяют извлечь длину электрон-фононного рассеяния в NbSe2 le-ph= 0,8/T1,1 мкм К1,1.
Публикация: Prokudina, M.G. Local Thermometry of NbSe2 Flake with Delta-T Noise Measurements / M.G. Prokudina, A.F. Shevchun, V.S. Khrapai, E.S. Tikhonov // JETP Letters. – 2025. – Vol. 122, Iss. 4. – P. 250–258. – DOI:10.1134/S0021364025607869
Государственное задание ИФТТ РАН: «Коллективные явления в транспортных и оптических свойствах наноструктур, включая гибридные наноструктуры», №125032704559-9
Физические науки, направление 1.3.2.5 - Физика нано- и гетероструктур, мезоскопика.
10.Светоиндуцированное упорядочение скирмионов с образованием кубической фазы в хиральномнематике
П.В. Долганов, Е.А. Максимов, В.К. Долганов (с соавторами)
Скирмионы, локализованные топологически устойчивые структуры без сингулярностей, изучаются в различных разделах физики, в том числе физики конденсированного состояния. В хиральных жидких кристаллах скирмионы образуют упорядоченные кубические структуры с периодом несколько сотен нанометров (кристаллические жидкости или так называемые Голубые фазы) с фазовыми переходами при изменении температуры. Нами впервые реализовано образование упорядоченной структуры скирмионов (фаза BPII) при световом воздействии.
Использован жидкокристаллический материал, содержащий фоточувствительное вещество, молекулы которого изменяют форму при освещении. Обнаружено, что освещение материала в изотропной фазе светом ультрафиолетового диапазона приводит к образованию упорядоченной структуры скирмионов с появлением характерного рефлекса в спектре отражения (рис. 1). Кубическая структура сохраняется при выключении освещения. Обнаружено, что у фотоиндуцированной кубической структуры конечное окно стабильности по интенсивности облучения. Длительное освещение ультрафиолетовым светом или облучение видимым светом приводит к обратному переходу в изотропную фазу.
Публикация: Долганов, П.В. Светоиндуцированное упорядочение скирмионов с образованием кубической фазы в хиральномнематике / П.В. Долганов, Е.А. Максимов, Н.В. Баленко // Письма в Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. – 2025. – Т. 122, № 5. – С. 299–305. – DOI:10.31857/S0370274X25090085
Государственное задание ИФТТ РАН:«Структура, фазовые переходы, свойства жидких и твердых тел», №: 125031904202-5
Физические науки, направления: 1.3.2.10. Физическое материаловедение и физика дефектов, 1.3.2.6. Физика поверхности, границ раздела и других протяженных дефектов.
11. Полые кремнеземные наносферы с высоким содержанием молекулярного водорода
В. С. Ефимченко, К. П. Мелетов, М. А. Короткова, В. М. Масалов, Н. С. Сухинина, Г. А. Емельченко, Р. И. Усманов
Полые сферы из силикатного стекла ранее предлагались в различных направлениях альтернативной энергетики как один из возможных материалов для хранения водорода и его изотопов. Однако, сферы с диаметром более 5 микрометров разрушаются при давлениях выше 1 кбар, что приводит к ограничению количества поглощенного ими водорода. В данной работе полые сферы SiO2 , имеющие в 17 раз меньший диаметр (289 нм), и толщину оболочки 25 нм, насыщались водородом при давлении P=75 кбар и температуре T = 413 К. Достигнутое значение молярного отношения H2/SiO2 = 0.94 является наивысшим содержанием водорода, когда-либо полученным в силикатах. Как показано на рисунке 1, высокое давление не деформировало и не разрушало эти сферы, что указывает на их высокую прочность. Согласно Рамановской спектроскопии (рис. 1), молекулы водорода образуют газ в полостях наносфер и твердый раствор в их оболочках. Величина плотности газа внутри полости ρ=0.016 г/см3, оцененная по этим спектрам, в 52 раза больше значения его плотности при атмосферном давлении. Таким образом, использование полых сфер диаметром 289 нм позволяет проводить насыщение водородом при более высоких давлениях и таким образом достичь высоких концентраций водорода в их полости и оболочке.
Публикация: Efimchenko, V.S. Hollow silica nanospheres with a high content of sorbed molecular hydrogen / V.S. Efimchenko, K.P. Meletov, M.A. Korotkova, V.M. Masalov, N.S. Sukhinina, G.A. Emel’chenko, R.I. Usmanov // Fuel. – 2025. – Vol. 385. – P. 134217. – DOI:10.1016/j.fuel.2024.134217
Приоритетные направления научно-технологического развития:
1. Высокоэффективная и ресурсосберегающая энергетика.
Грант РНФ № 23-23-00426.
1.3.2.2. Структурные исследования конденсированных сред, связь структуры и свойств; 1.4.2.2. Методы и технологии получения неорганических, органических и гибридных наноматериалов и композитныхнаноматериалов для альтернативной энергетики.