Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Федеральный исследовательский центр химической физики
им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Лаборатория функциональных нанокомпозитов (0123)
 |
Заведующий лабораторией: д.ф.-м.н., профессор Трахтенберг Леонид ИзрайлевичWoS ResearcherID: J-9221-2018 Scopus AuthorID: 7006662474 h-index = 21 (WoS март 2022); 23 (Scopus); 24 (e-library) E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. Тел.: +7 (495) 939-71-62 |
Википедия: https://ru.wikipedia.org/wiki/Трахтенберг,_Леонид_Израйлевич
МГУ: http://www.chem.msu.ru/rus/lab/chemkin/people/trakhtenberg.html
Основное направление работ лаборатории – создание, исследование и использование функциональных нанокомпозиционных материалов. Среди экспериментальных и теоретических задач, которые входят в круг интересов сотрудников лаборатории можно выделить такие тематики как сенсоры, высокотемпературная сверхпроводимость, бессвинцовая перовскитная керамика, твердые электролиты и электроды, мембранные материалы и управляемые светом молекулярные машины. Краткое изложение результатов по перечисленным проблемам представлено ниже.
Сенсоры на основе смешанных нанокомпозитов
Направления исследований
 |
Синтез новых металлоксидных нанокомпозитов для создания высокоэффективных газовых сенсоров, способных детектировать малые концентрации различных взрывоопасных, токсичных и отравляющих газов. В лаборатории проводятся экспериментальные и теоретические исследования структурных, проводящих и сенсорных свойств разработанных материалов.
|
Коллектив
|
|
 |
|
|
|
|
Громов В.Ф., д.х.н., проф., в.н.с. |
Герасимов Г.Н., д.х.н., в.н.с. |
Иким М.И., к.ф.-м.н., с.н.с. |
Курмангалеев К.С., к.ф.-м.н., н.с. |
Спиридонова Е.Ю., м.н.с. |
Основные публикации
 |
Mariya I. Ikim, Genrikh N. Gerasimov, Vladimir F. Gromov, Olusegun J. Ilegbusi, Leonid I. Trakhtenberg Synthesis, Structural and Sensor, Properties of Nanosized Mixed Oxides Based on In2O3 Particles // International Journal of Molecular Sciences, 2023, V. 24(2), 1570;https://doi.org/10.3390/ijms24021570
|
 |
Genrikh N. Gerasimov, Maria I. Ikim, Vladimir F. Gromov, Olusegun J. Ilegbusi, Leonid I. Trakhtenberg, Chemical modification of impregnated SnO2-In2O3 nanocomposites due to interaction of sensor components // Journal of Alloys and Compounds, 2021, V. 883, 160817; https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160817 |
 |
K.S. Kurmangaleev, M.I. Ikim, M.A. Kozhushner, L.I. Trakhtenberg, Electron distribution and electrical resistance in nanostructured mixed oxides CeO2-In2O3 // Applied Surface Science, 2021, V, 546, 149011; https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149011 |
 |
G.N. Gerasimov, V.F. Gromov, M.I. Ikim, O.J. Ilegbusi, S.A. Ozerin, L.I. Trakhtenberg, Structure and gas-sensing properties of SnO2-In2O3 nanocomposites synthesized by impregnation method // Sensors and Actuators B: Chemical, 2020, V. 320, 128406; https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128406 |
 |
V.L. Bodneva, O.J. Ilegbusi, M.A. Kozhushner, K.S. Kurmangaleev, V.S. Posvyanskii, L.I. Trakhtenberg, Modeling of sensor properties for reducing gases and charge distribution in nanostructured oxides: A comparison of theory with experimental data // Sensors and Actuators B: Chemical, 2019, V. 287, 218-224; https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.02.034 |
 |
G.N. Gerasimov, V.F. Gromov, M.I. Ikim, O.J. Ilegbusi, L.I. Trakhtenberg, Effect of interaction between components of In2O3-CeO2 and SnO2-CeO2 nanocomposites on structure and sensing properties // Sensors and Actuators B: Chemical, 2019, V. 279, 22-30; https://doi.org/10.1016/j.snb.2018.09.093 |
 |
G.N. Gerasimov, V.F. Gromov, O.J. Ilegbusi, L.I. Trakhtenberg, The mechanisms of sensory phenomena in binary metal-oxide nanocomposites // Sensors and Actuators B: Chemical, 2017, V. 240, 613-624; https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.09.007 |
Патенты
Ильин А.С., Форш П.А., Мартышов М.Н., Иким М.И., Трахтенберг Л.И., Кашкаров П.К. Полупроводниковый датчик водорода, работающий при комнатной температуре // Патент на полезную модель RU 181283 U1, 09.07.2018. Заявка № 2017138959 от 09.11.2017.
Trakhtenberg L.I., Gerasimov G.N., Gromov V.F., Rosenberg V.I., Ferguson L. Sensitive materials for gas sensing and method of making same // U.S. 8,501,269 B2, 6.08.2013.
Trakhtenberg L.I., Gerasimov G.N., Gromov V.F., Rozenberg V.I. Gas sensitive materials for gas detection and method of making // U.S. 8,338,206 B2, 25.12.2012
Гранты
Грант РНФ 22-19-00037 «Влияние взаимодействия металлоксидов в бинарных сенсорных системах на их чувствительность и селективность при детектировании восстановительных газов» Руководитель Трахтенберг Л.И.; https://rscf.ru/project/22-19-00037/
Грант РНФ 22-79-00010 «Влияние состава чувствительного слоя, условий синтеза и микроструктуры на селективность и эффективность нанокомпозитных кондуктометрических сенсоров» Руководитель Иким М.И.; https://rscf.ru/project/22-79-00010/
СМИ
Композитные сенсоры дешевы, чувствительны и не знают усталости, https://www.kommersant.ru/doc/3168848
Новые газовые датчики от российских физиков, https://www.nanonewsnet.ru/news/2017/novye-gazovye-datchiki-ot-rossiiskikh-fizikov
Черные дыры. Белые пятна https://smotrim.ru/video/1654962
Наноструктурированные высокотемпературные сверхпроводники
Модификация катионного состава и микроструктуры купратных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) YBaCuO с целью создания материалов с уникальными магнитными и сверхпроводящими свойствами. Комплексные исследования влияния на свойства ВТСП наноразмерной системы магнитных дефектов, образовавшейся вследствие допирования 3d-ионом иттриевой и медной подрешеток.
Для системы Y1–xFexBa2Cu3Oy (диапазон допирования x от 0 до 0.05) достигнуто значительное увеличение плотности критического тока Jc (вплоть до порядка величины в области температур вблизи температуры кипения азота во внешнем магнитном поле 1 Тл). Для допированных образцов выявлен «пик эффект», заключающийся в наличии максимумов на зависимостях Jc(H).
|
|
|
|
Полевые зависимости плотности критического тока для образцов Y1-xFexBa2Cu3Oy с различным содержанием железа x. |
Температурные зависимости плотности критического тока во внешнем магнитном поле 1 и 2 Тл для образцов Y1-xFexBa2Cu3Oy с различным содержанием железа x. |
Основные публикации
- K.S. Pigalskiy, L.I. Trakhtenberg Enhancement of intrinsic pinning in the high-temperature superconductor TmBa2Cu3Oy: Manifestation of the interaction between vortices and a magnetic rare-earth ion // J. of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. V. 497. P. 165916(8).
[DOI: 10.1016/j.jmmm.2019.165916]
- K.S. Pigalskiy. Vibrational motion of a vortex lattice induced near the surface of a type-II superconductor by an external low-frequency ac magnetic field // Phys. Rev. B. 2021. V. 103. P. 064509(15). [DOI: 10.1103/PhysRevB.103.064509]
- K.S. Pigalskiy, A.A. Vishnev, N.N. Efimov, A.V. Shabatin, L.I. Trakhtenberg, Enhancement of pinning and the peak effect in Y1–xFexBa2Cu3Oy high-temperature superconductors // Current Applied Physics. 2022. V. 41. P. 116–122. [DOI: 10.1016/j.cap.2022.06.019]
Гранты
Грант РНФ 22-29-00442 «Новый механизм усиления критического тока в наноструктурированных ВТСП материалах с внедренной магнитной подсистемой». Руководитель Пигальский К.С. https://rscf.ru/project/22-29-00442/
Электролиты и электроды ТОТЭ, мембранные материалы
Направления исследований
|
(а) 3D-карта общей проводимости твердых растворов со структурой пирохлора системы Nd2O3-ZrO2 в сухом воздухе; (б) кислород-ионная проводимость, (в) теплопроводность и (г) люминесценция материалов в системе Nd2O3-HfO2. |
Синтез новых твердых электролитов и электродов ТОТЭ, мембранных материалов для получения чистого кислорода и водорода, а также термостойких материалов для термобарьерных покрытий, в том числе, наноструктурированных. Механосинтез наноразмерных сложных оксидов при комнатной температуре – прекурсоров для получения высокоплотной керамики. В лаборатории проводится синтез и структурные исследования материалов, а также исследование фазообразования сложных оксидов методами ДСК и ТГ. Исследования проводимости, люминесценции и теплопроводности проводятся в сотрудничестве с лабораториями ИПХФ РАН, ИВТЭ УрО РАН, ФИЦ ИК СО РАН, ИБХФ РАН, ИОНХ РАН, ФГБУ "ВИМС им. Н.М. Федоровского" и др.
|
Коллектив
|
|
|
|
|
Шляхтина А.В., д.х.н., г.н.с. |
Горшков Н.В., доцент, к.т.н., с.н.с. |
Балдин Е.Д., аспирант, м.н.с. |
Основные публикации
 |
N.V. Lyskov, A.N. Shchegolikhin, D. N. Stolbov, I.V. Kolbanev, E. Gomes, J.C.C. Abrantes A.V. Shlyakhtina. Study of oxygen-ion conductivity and luminescence in the ZrO2-Nd2O3 system: impact of local heterogeneity. Electrochimica Acta 403 (2022) 139632. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.139632 |
 |
A.V. Shlyakhtina, O.N. Kondrat′eva, G.E. Nikiforova , A.N. Shchegolikhin , D.N. Stolbov, I.V. Kolbanev, Wenping Liang, N.V. Lyskov. Study of Nd2±xHf2±xO7±δ system: The ionic and thermal transport properties. Materials Research Bulletin 155 (2022) 111971. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2022.111971 |
 |
Vladislav A. Sadykov, Nikita F. Eremeev, Ekaterina M. Sadovskaya, Anna V. Shlyakhtina, Elena Yu Pikalova, Denis A. Osinkin, Aleksey A. Yaremchenko. Design of materials for solid oxide fuel cells, permselective membranes, and catalysts for biofuel transformation into syngas and hydrogen based on fundamental studies of their real structure, transport properties, and surface reactivity. Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry 2022, 33:100558https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2021.100558 |
 |
А. В. Шляхтина, Г. А. Воробьева, А. В. Леонов, А. Н. Щеголихин, С.А. Черняк, Е. Д. Балдин, А. Н. Стрелецкий. Кинетика фазообразования и кристаллизации пирохлоров Ln2Ti2O7 (Ln = Gd, Lu) из наноразмерных прекурсоров. Неорганические материалы, 58 (2022) 998-1016.https://link.springer.com/content/pdf/10.1134/S0020168522090126.pdf |
 |
Anna V. Shlyakhtina, Nikolay V. Lyskov, Galina E. Nikiforova, Anna V. Kasyanova, Galina A. Vorobieva , Igor V. Kolbanev , Dmitry N. Stolbov, Dmitry A. Medvedev. Proton Conductivity of La2(Hf2-xLax)O7-x/2 “Stuffed” Pyrochlores. Appl. Sci. 2022, 12, 4342. |
 |
Igor V. Kolbanev, Anna V. Shlyakhtina, Еvgeniy N. Degtyarev, Elena Yu. Konysheva, Nicolay V. Lyskov, Dmitriy N. Stolbov, Andrey N. Streletskii. Room-temperature mechanochemical synthesis of RE molybdates: impact of structural similarity and basicity of oxides. J. Amer. Cer. Soc. 104 (2021) 5698-5710 https://doi.org/10.1111/jace.17939 |
 |
А. В. Шляхтина, Н. В. Горшков, И. В. Колбанев, К. И. Шефер, А. В. Касьянова, Д. А. Медведев. Электрические свойства Gd2Zr2O7, допированного бериллием. Неорганические материалы, 2021, том 57, № 11, с. 1253–1263. https://doi.org/10.31857/S0002337X21110117 |
Гранты
Грант РФФИ 20-03-00399 «Новые перовскито- и флюоритоподобные материалы с высокой электрон-ионной и электрон-протонной проводимостью». Руководитель Шляхтина А.В.
Грант РНФ 18-13-00025П «Физико-химические основы разработки высокотемпературных материалов на базе танталатов и гафнатов». Руководитель Гавричев К.С. (ИОНХ РАН) Основной исполнитель Шляхтина А.В.
СМИ
Сотрудники ФТИ – соавторы статьи в высокорейтинговом журнале Inorganic Chemistry ACS
30 мар. 2019 г. — В марте 2019 года на страницах научного журнала Inorganic Chemistry опубликована статья «Comparative Study of Electrical Conduction and Oxygen Diffusion in the Rhombohedral and Bixbyite Ln6MoO12 (Ln = Er, Tm, Yb) Polymorphs” ACS Publication.
Shlyakhtina A.V., Lyskov, N.V., Avdeev, M., Goffman, V.G., Gorshkov, N.V., Knotko, A.V., Kolbanev, I.V., Karyagina, O.K., Maslakov, K.I., Shcherbakova, L.G., Sadovskaya, E.M., Sadykov, V.A. Comparative Study of Electrical Conduction and Oxygen Diffusion in the Rhombohedral and Bixbyite Ln6MoO12 (Ln = Er, Tm, Yb) Polymorphs, Inorg. Chem. 2019, 58, 4275−4288.
https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.8b03397
Влияние катионного модифицирования на наноструктуру и свойства бессвинцовых перовскитных керамик
Проводятся исследования перовскитных керамических образцов твердых растворов из областей Морфотропных Фазовых Границ на основе сегнетоэлектрика ниобата калия-натрия (K0.5Na0.5)NbO3 (KNN), сегнетоэлектрика-релаксора титаната натрия-висмута (Na0.5Bi0.5)TiO3 (NBT) и антисегнетоэлектрика ниобата натрия NaNbO3 (NN), модифицированных оксидами BaZrO3, BaTiO3, катионами Mn, Li, Ba, Sr и др., перспективных для создания новых бессвинцовых пьезоэлектрических и электрокалорических материалов.
 |
 |
|
Дифрактограммы образцов NBT, допированных Ba. x = 0.02 – 0.08 (1-6).
|
Участки дифрактограмм образцов NBT, допированных Sr. x = 0-0.5 (1-7). |
 |
 |
|
Концентрационные зависимости интенсивности сигнала ГВГ для образцов NSBT. |
Кривые распределения областей когерентного рассеяния образцов NBT, модифицированных Ba. |
|
|
|
|
Петли пьезоэлектрического гистерезиса образцов NBT, модифицированных Ba. |
Концентрационная зависимость пьезокоэффициента d33 образцов NBT, модифицированных Ba |
Основные публикации
E.D. Politova, A.V. Mosunov, D.A. Strebkov, N.V. Golubko, G.M. Kaleva, N.V. Sadovskaya, and S.Yu. Stefanovich. Phase transitions, ferroelectric and relaxor properties of nonstoichiometric NBT ceramics. Ferroelectrics, 2019 v. 538, pp.120-125.
E.D. Politova, N.V. Golubko, G.M. Kaleva, et al. Ferroelectric and local piezoelectric properties of modified KNN ceramics. Integrated Ferroelectrics 2019 V. 196 p.52-59.
- Lou, J. Zeng, L. Zheng, Zh. Man, W. Wang, A. Kassiba, Ch. Hong Park, E.D. Politova, and G. Li. Influence of defects on the photocatalytic behavior of La3+ ions doped SrBi2Nb2O9 ferroelectric materials. J. Appl. Phys. 2019. V.125, 154101.
Е.Д. Политова, Д.А. Стребков, А.В. Мосунов, et al. Сегнетоэлектрические фазовые переходы в модифицированных керамиках на основе титаната натрия-висмута [(Na0.5Bi0.5)1 –XLaX]TiO3 (X = 0–0.1). Неорганические материалы. 2020. Т. 56. c. 96-101.
E.D. Politova, G.M. Kaleva, A.V. Mosunov, S.Yu. Stefanovich, N.V. Sadovskaya, D.A. Kiselev, Kislyuk A.M., Ilina T.S., Fortalnova E.A. Structure, ferroelectric and local piezoelectric properties of KNN-based perovskite ceramics. Ferroelectrics. 2020. Т. 560. p. 38-47.
Г.М. Калева, Е.Д. Политова, А.В. Мосунов, С.Ю. Стефанович, Фазообразование, структура и диэлектрические свойства модифицированной керамики ниобата калия-натрия. Неорганические материалы. 2020. Т. 56. № 10. С. 1130-1136.
E.D.Politova, G.M. Kaleva, A.V. Mosunov et al., Influence of A-site doping on properties of lead-free KNN-based perovskite ceramics. Ferroelectrics. 2021, V. 575 p.158–166.
Е.Д. Политова, Г.М. Калева, Д.А. Белькова и др., Диэлектрические и пьезоэлектри-ческие свойства модифицированных керамик на основе титаната натрия-висмута (Na0.5Bi0.5)(Ti1-xMnx)O3 (x=0 – 0.1). Неорганические материалы, 2021, т. 57, с. 991–998.
A.V. Mitrofanova, E.A. Fortalnova, M.G. Safronenko, E.D. Politova Properties of lanthanide containing Aurivillius phases Ln2Bi3FeTi3O15 (Ln=La, Pr, Nd, Sm, Gd) Ferroelectrics 2022, V. 590, pp. 9–16. https://doi.org/10.1080/00150193.2022.2037934.
E.D. Politova, G.M. Kaleva, A.V. Mosunov, S.Yu. Stefanovich, N.V. Sadovskaya, and V.V. Shvartsman. Characterization of modified lead-free ferroelectric sodium-bismuth titanate ceramics. Ferroelectrics 2022, V. 591, pp. 91–99. DOI: 10.1080/00150193.2022.2044681.
Гранты
Грант РФФИ № 18-03-00372 (2018-2020) «Гетерозамещенные оксиды на основе ниобата калия-натрия: получение, микро- и наноструктура, пьезоэлектрические свойства». Руководитель Е.Д. Политова.
Грант РФФИ № 21-53-120005 (2021-2023) «Регулирование электрокалорической эффективности бессвинцовой керамики». Руководитель Е.Д. Политова.
Управляемое светом движение броуновских наномоторов
Броуновский мотор – это нано- или микроразмерное управляемое устройство, движение которого можно активировать различными воздействиями – теплота, химические реакции, световые или электрические импульсы. В таких устройствах неравновесные флуктуации преобразуют хаотическое движение в направленное.
 |
Циклический резонансный лазерный импульс активирует наномотор. Электрон из объема наноцилиндра переходит на поверхность. Заряды разделяются, возникает диполь, взаимодействующий с полярной подложкой. Взаимодействие с подложкой зависит от времени, что и заставляет наномотор двигаться в заданном направлении (За науку, Гонки по наномиру, 2017, стр. 24-25 https://mipt.ru/upload/medialibrary/2d0/2017_zanauku_1.pdf ).
|
Предложено [14. V.M. Rozenbaum, M.L. Dekhtyar, S.H. Lin, L.I. Trakhtenberg, Photoinduced diffusion molecular transport // The J. of Chem. Phys., 2016, V. 145, P. 064110 (1-12)] наряду с естественными – белковыми, использовать искусственные – неорганические фотомоторы. Последние обладают гораздо большей средней скоростью, и поэтому лучше подходят для практического использования [14]. [Wikipedia, Brownian motor].
Основные результаты. Установлены общие принципы функционирования управляемых светом молекулярных машин, у которых потенциальные энергии в силовом поле окружения различаются в основном и возбужденном состояниях. Получено аналитическое выражение для средней скорости направленного движения броуновского мотора в предельно асимметричном пилообразном потенциале.
Основные публикации
V.M. Rozenbaum, I.V. Shapochkina, Y. Teranishi, L.I. Trakhtenberg, High-temperature ratchets driven by deterministic and stochastic fluctuations // Phys. Rev. E, 2019, V. 99, P. 012103 (1-10). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.99.012103
В.М. Розенбаум, И.В. Шапочкина, Л.И. Трахтенберг, Метод функций Грина в теории броуновских моторов // Успехи физ. наук, 2019, Т. 189, С. 529-543. https://doi.org/10.3367/UFNe.2018.04.038347
V.M. Rozenbaum, I.V. Shapochkina, Y. Teranishi, L.I. Trakhtenberg, Symmetry of deterministic ratchets // Phys. Rev. E, 2019, V. 100, P. 022115 (1-16). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.100.022115
Ю.В. Гуляев, А.С. Бугаев, В.М. Розенбаум, Л.И. Трахтенберг, Управление нанотранспортом с помощью рэтчет-эффекта // Успехи физ. наук, 2020, Т. 190, № 4, С. 337-354. https://doi.org/10.3367/UFNe.2019.05.038570
В.М. Розенбаум, М.Л. Дехтярь, И.В. Шапочкина, Л.И. Трахтенберг, Фотоуправляемые возвратно-поступательные молекулярные машины типа “гость-хозяин” // Письма в ЖЭТФ, 2021, Т. 113, № 11, С. 768-774. https://doi.org/10.1134/S002136402112002X
V.M. Rozenbaum, I.V. Shapochkina, T.Ye. Korochkova, L.I. Trakhtenberg, Exactly solvable model of a slightly fluctuating ratchet // Phys. Rev. E, 2021, V. 104, P. 014133 (1-12). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.104.014133
В.М. Розенбаум, И.В. Шапочкина, Л.И. Трахтенберг, Инерционный возвратно-поступательный фотомотор // Письма в ЖЭТФ, 2022, Т. 116, С. 863-870. https://doi.org/10.1134/S0021364022602639
Гранты
Грант РФФИ: 21-57-52006_МНТ (2021-2023) «Управление рэтчет-эффектом в наносистемах». Руководитель Л.И. Трахтенберг