Experter från National Research Nuclear University MEPhI har uppgraderat en metod för att syntetisera komplexa oxider. Detta kommer att resultera i material med de bästa egenskaperna för att skapa återvinningsmatriser för radioaktivt avfall och värmebeständiga keramiska beläggningar. Dessutom, de nya materialen kan fungera som värmebeständiga beläggningar i flygplansmotorer och turbiner.
Under de senaste åren, forskare har studerat komplexa oxider i Ln 2 O 3 -MO 2 system där Ln betecknar sällsynta jordartsmetaller, där M står för ett grundämne i undergruppen titan. Forskare är intresserade av fasövergångsfenomenet för en omvandling från "ordning" till "kaos". Detta fenomen handlar om atomernas position inuti kristallgitter.
I regel, forskningsartiklar tillhandahåller data som erhållits under studier av strukturen och egenskaperna hos kristalliserat Ln 2 M 2 O 7 föreningar, erhålls med användning av en högtemperaturfastfassyntesmetod. I detta fall, forskare är intresserade av den amorfa föreningens övergång till ett kristallint tillstånd.
Enligt forskningsartikelns författare, denna metod gör det omöjligt att samla in data om bildandet av nanokristallstrukturer och deras utveckling.
MEPhI-forskare använde en annan syntesmetod baserad på avfyrning av a priori amorfa prekursorer för framtida ämnen som erhållits genom avsättning av metall-saltlösningar, vid olika temperaturer.
"Vi observerade processen för att ändra atom- och elektronstrukturen för de ovannämnda komplexa oxiderna under utvecklingen, såväl som utvecklingen av amorfa ämnen till nanokristall- och kristallstrukturer, för första gången, " sa professor Alexei Menushenkov från institutionen för fasta tillståndets fysik och nanosystem. "Vi bevisade att röntgenabsorptionsspektroskopi och kombinerad dispersionsspektroskopi är känsliga för elektroniska och atomära strukturförändringar i komplexa oxider, beroende på typen av sällsynta jordartsmetaller och beredningsmetoder, " han lade till.
Användningen av unik forskning och kombinerade metoder blev en viktig del av detta arbete. Forskare använde röntgenabsorptionsspektroskopimetoden och röntgendiffraktion som involverade synkrotronstrålning, den kombinerade dispersionsspektroskopimetoden och infrarödspektroskopi, Röntgen scanning elektronmikroskop med energi-dispersion analysfunktioner och termisk gravimetrisk analys.
En kombination av dessa komplicerade och dyra metoder gav oss data om ett ämnes förändrade katjon- och anjonstrukturer. Ytterligare metoder användes för att analysera ämnesprover.
Forskarna använde metoder för utökad röntgenabsorptionsfinstruktur (EXAFS) och röntgenabsorption nära kantstruktur (XANES) för att studera förändringar i ett materials atomära och elektroniska struktur vid BM08 (LISA)-stationen i European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) ) i Grenoble, Frankrike, under HC-3039-projektet för användning av strålsändare, Menushenkovs team vann ett anbud och fick tillstånd att använda dem.
Enligt forskarna, Projektets resultat är viktiga för grundforskning och i samband med att komplexa oxiders optimala egenskaper för olika praktiska tillämpningar ska uppnås. De nya keramiska materialen kan användas för att göra värmeskyddande beläggningar, matriser för återvinning av radioaktivt avfall och för fasta bränsleelement. Det är också möjligt att använda dem för att tillverka neutronabsorberande material i kärnreaktorer.
