Experts van de National Research Nuclear University MEPhI hebben een methode geüpgraded om complexe oxiden te synthetiseren. Dit zal resulteren in materialen met de beste eigenschappen voor het maken van recyclingmatrices voor radioactief afval en hittebestendige keramische coatings. In aanvulling, de nieuwe materialen kunnen fungeren als hittebestendige coatings in vliegtuigmotoren en turbines.

In de laatste paar jaren, onderzoekers hebben complexe oxiden bestudeerd in de Ln ₂ O ₃ -MO ₂ systemen waar Ln staat voor zeldzame aardmetalen, waarbij M staat voor een element in de titanium subgroep. Wetenschappers zijn geïnteresseerd in het faseovergangsfenomeen voor een conversie van "orde" naar "chaos". Dit fenomeen gaat over de positie van atomen in kristalroosters.

Als een regel, onderzoekspapers bieden gegevens die zijn verkregen tijdens studies van de structuur en eigenschappen van gekristalliseerd Ln ₂ m ₂ O ₇ verbindingen, verkregen met behulp van een vaste-fasesynthesemethode bij hoge temperatuur. In dit geval, wetenschappers zijn geïnteresseerd in de overgang van de amorfe verbinding naar een kristallijne toestand.

Volgens de auteurs van de onderzoekspaper, deze methode maakt het onmogelijk om gegevens te verzamelen over de vorming van nanokristalstructuren en hun evolutie.

MEPhI-onderzoekers gebruikten een andere synthesemethode op basis van het a priori bakken van amorfe voorlopers van toekomstige stoffen die zijn verkregen door metaalzoutoplossingen af ​​te zetten, bij verschillende temperaturen.

"We observeerden het proces van het veranderen van de atomaire en elektronische structuur van de bovengenoemde complexe oxiden tijdens de evolutie, evenals de evolutie van amorfe stoffen in nanokristal- en kristalstructuren, Voor de eerste keer, " zei professor Alexei Menushenkov van de afdeling Vaste-stoffysica en Nanosystemen. "We hebben bewezen dat röntgenabsorptiespectroscopie en gecombineerde dispersiespectroscopie gevoelig zijn voor elektronische en atomaire structuurveranderingen in complexe oxiden, afhankelijk van het type zeldzame aardelementen en bereidingsmethoden, " hij voegde toe.

Het gebruik van uniek onderzoek en gecombineerde methoden werd een belangrijk aspect van dit werk. Wetenschappers gebruikten de röntgenabsorptiespectroscopiemethode en röntgendiffractie met synchrotronstraling, de gecombineerde dispersiespectroscopiemethode en infraroodspectroscopie, Röntgen scanning elektronenmicroscopen met energie-dispersie analysefuncties en thermische gravimetrische analyse.

Een combinatie van deze gecompliceerde en dure methoden leverde ons gegevens op over de veranderende kation- en anionstructuren van een stof. Er werden aanvullende methoden gebruikt om stofmonsters te analyseren.

De onderzoekers gebruikten extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) en X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) methoden om veranderingen in de atomaire en elektronische structuur van een materiaal te bestuderen in het BM08 (LISA) station van de European Synchrotron Radiation Facility (ESRF). ) in Grenoble, Frankrijk, in het kader van het HC-3039-project voor het gebruik van straalzenders, waarbij het team van Menushenkov een aanbesteding won en toestemming kreeg om ze te gebruiken.

Volgens de wetenschappers de resultaten van het project zijn belangrijk voor fundamenteel onderzoek en in het kader van het verkrijgen van optimale eigenschappen van complexe oxiden voor diverse praktische toepassingen. De nieuwe keramische materialen kunnen worden gebruikt om hittebeschermende coatings te maken, matrices voor het recyclen van radioactief afval en voor vastestof-splijtstofelementen. Het is ook mogelijk om ze te gebruiken voor het maken van neutronenabsorberende materialen in kernreactoren.