Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Научные группы: Зондовые нанотехнологии

группа зондовых нанотехнологий
Организация
Ключевые слова
Область деятельности
    Наномеханика
Научные интересы
  • Быстропротекающие физические процессы в микро- и наноконтактах
  • Динамика наноструктур
  • Силовые и бесконтактные методы нанотестинга
  • Физическое материаловедение
Контактная информация
Телефон 8 4752 532253
Электронная почта golovin@tsu.tmb.ru
Индекс 392000
Адрес г. Тамбов, ул. Интернациональная, 33
Страница научной группы в интернете
Научный коллектив
    Юрий Иванович Головин, руководитель группы, профессор, доктор наук
Описание
Нами предложены новые принципы исследования быстропротекающих процессов в микроконтактах, разработаны компьютеризированные динамические нанотестеры, сочетающие высокое пространственное разрешение (1-10 нм) с рекордно высоким временным разрешением (50 мкс). С помощью этих методов получены уникальные сведения об атомарных механизмах деформации в микроконтактах в различных кристаллических и аморфных материалах. Высокое разрешение во времени позволило впервые показать, что процесс динамического микроконтактного взаимодействия не автомоделен, а протекает в несколько существенно различающихся по динамике и механизмам, последовательно сменяющих друг друга стадий. После первой, чисто упругой стадии внедрения индентора во всех исследованных материалах происходило «забивание» атомов в междоузлия и деформация осуществлялась за счет движения сначала одиночных межузельных атомов, а затем их небольших групп – малоатомных кластеров. На этих стадиях, занимавших менее 10 мс, образовывается отпечаток с объемом от 30 до 100 % (в зависимости от природы материала) от окончательно устанавливающегося при длительном нагружении. И лишь при продолжительности контакта более 10 мс становилась заметной работа традиционных дислокационных механизмов пластической деформации (если они вообще могли иметь место в данном материале при температуре испытания).

Полученные данные позволили количественно определить долю деформации, реализующуюся по тому или иному механизму, их вклад в формирование свойства «твердость» при различных условиях микроконтактного взаимодействия. Эти результаты имеют принципиально важное значение для углубления понимания природы приповерхностной прочности, пластичности, стойкости к износу, механостимулированных твердофазных химических реакций и многого другого.

Не менее интересны и обнаруженные в лаборатории быстропротекающие электрофизические явления, обусловленные зарождением и движением структурных дефектов атомарного масштаба в зоне микроконтакта, несущие информацию о динамике и природе микроструктурных процессов и зачастую играющие если не решающую, то очень важную роль в поведении тонких приповерхностных слоев плохо проводящих материалов.

Получены уникальные данные о влиянии быстропротекающих спин-зависимых процессов между подвижными парамагнитными атомными дефектами на физические свойства «немагнитных» материалов различной природы.

Группой разработана линейка многофункциональных нанотестеров. На них получены принципиально важные результаты о механических свойствах различных материалов в нанообъемах, установлены причины их отличий от макроскопических, проанализированы атомные механизмы пластической деформации при наноконтактном взаимодействии.
Так, было обнаружено, что для многих материалов предел текучести в областях с размерами порядка 10 нм приближается к теоретическому пределу прочности ( ~ 0,1 от модуля сдвига). Это объясняется невозможностью образования и развития дислокационных петель в столь малых объемах. Вследствие этого несущая способность материала резко возрастает, наноконтактное взаимодействие становится чисто упругим до очень больших напряжений, а пластическая деформация начинается и развивается до определенного уровня за счет образования и перемещения неравновесных точечных дефектов.

Установлено, что на начальных стадиях внедрения индентора в отпечатке создается давление порядка 0,1 модуля Юнга, что может вызвать в некоторых материалах фазовые превращения. В отпечатке развиваются как высокие сжимающие, так и сдвиговые напряжения, причем относительная величина сдвиговых напряжений выше, чем при одноосном сжатии. Для большинства материалов давление фазового превращения намного выше напряжения начала пластической деформации, и поэтому фазовые переходы в отпечатке во время наноиндентирования не происходят. Однако, для некоторых твердых тел структурный коллапс может произойти и до начала пластического течения. С ростом скорости нагружения критическое давление перехода от упругого к упруго-пластическому деформированию может значительно увеличиться, что повышает вероятность образования новых фаз. Сейчас надежно установлен факт фазовых превращений при внедрении индентора в некоторые полупроводники и другие материалы с высоким пределом текучести (в частности, кремний). При этом конкуренция между развивающейся пластичностью и полиморфными превращениями, индуцируемым контактным давлением, может быть причиной нестабильной деформации в субмикрообъемах, что способно существенно повлиять на эксплуатационные характеристики материала. При этом многие параметры процесса (давление, скорость выхода новой фазы, последовательность смены фаз и т.д.) претерпевают радикальные изменения при уменьшении размеров зоны деформирования до наноуровня.
Уникальное оборудование
  • Динамический ультрамикротвердомер DUH-W201E фирмы Shimadzu
  • Нанотестер
Оборудование
  • Металлографические микроскопы
  • Микроинтерферометр МИИ-4
  • микротвердомер ПМТ-3
  • Мультимодовый атомно-силовой микроскоп Solver LS фирмы NT-MDT
  • Печь до 1800К
Уникальные методики
    Исследование электрических, оптических и магнитных свойств материалов
Научные связи
  • Zircoa Inc., Solon, USA
  • ВГТУ, г.Воронеж, Россия
  • ИК РАН, г. Москва, Россия
  • Институт Машиноведения РАН, г. Москва, Россия
  • Институт физики металлов ЦНИИЧЕРМЕТ, г. Москва, Россия
  • ИФТТ РАН, г. Черноголовка Московской области, Россия
  • МГУ, г. Москва, Россия
  • С-ПбГУ, г. Санкт-Петербург, Россия
  • ФизТех РАН, г. Москва, Россия
Наиболее значимые публикации
Головин Ю.И., Дуб С.Н., Иволгин В.И., Коренков В.В., Тюрин А.И., "Кинетические особенности деформации твердых тел в нано- и микрообъемах " // ФТТ, 2005, 47 (6), 961 - 973

Головин Ю.И., "Магнитопластичность твердых тел " // Физика твердого тела, 2004, 46 (5), 769 - 803

Головин Ю.И., Лопатин Д.В., Николаев Р.К., Умрихин А.В., "Анизотропное влияние слабого магнитного поля на фотопроводимость монокристаллов С60 " // Письма в ЖТФ, 2004, 30 (10), 61 - 65

Golovin Yu.I., Tyurin A.I., Farber B.Y., "Investigation of Time-Dependent Characteristics of Materials and Micromechanisms of Plastic Deformation on a Submicron Scale by a New Pulse Indentation Technique" // J. Materials Science, 2002, 37 (3), 895 - 904

Golovin Yu.I., Ivolgin V.I., Korenkov V.V., Korenkova N.V., Farber B.Ya., "Improvement in the Nanoindentation Technique for Investigation of the Time-Dependent Material Properties" // Phil. Mag. A., 2002, 82 (10), 2173 - 2177

Одномерные наночастицы диоксида церия
Одномерные наночастицы диоксида церия

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.