В ПГУ выявили особенности модификации поверхностных свойств наноматериалов

"Пенза-Онлайн"

В Пензенском государственном университете ученые провели исследование по модификации поверхностных свойств наноматериалов на основе оксида цинка с помощью комбинации различных видов обработок. Разработанная технология будет широко применяться в альтернативной энергетике, при создании солнечных элементов, наногенераторов, газовых сенсоров, светоизлучающих диодов.

Как нам рассказал руководитель научной группы, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Нано- и микроэлектроника» ПГУ Игорь Пронин, в исследовании они управляют структурой порошков оксида цинка, который используется в большом спектре применений, начиная от сенсорики и заканчивая пьезогенераторами, солнечными элементами, прозрачными токопроводящими электродами.

«Одной из важнейших задач нанотехнологий является разработка подходов по гибкому управлению наноархитектурой поверхности и объёма материалов. В нашем исследовании мы впервые показали, что комбинация различных типов обработок порошков полупроводниковых оксидов приводит к такой модификации поверхности, которая недостижима отдельно взятыми способами. В качестве методов используем термический отжиг в вакууме, механический размол в планетарной мельнице, облучение пучком электронов», — пояснил ученый.

На данном этапе реализации исследования полученные результаты опубликованы в престижном международном журнале «Nanomaterials», входящем в первую квартиль Q1 изданий базы Web of Science. В совместной работе приняли участие учёные Санкт-Петербургского государственного университета, Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» имени В.И Ульянова (Ленина) и других вузов. Проектом заинтересовались сотрудники Научно-исследовательского института Электронно-механических приборов (НИИЭМП), они предполагают, что по технологии, предложенной научной группой ПГУ, будет налажено производство варисторного порошка и варисторов на основе оксида цинка.

Пензенские ученые одними из первых применили комбинацию трех факторов для модификации порошка оксида цинка (размол, отжиг и облучение). Технология применяется в зависимости от цели употребления материала — появляются новые типы дефектов, которые и влияют на новые свойства. Материал в дальнейшем используется для создания конкретных приборов. Как отмечают ученые, до этого научного исследования не получалось достигнуть определенных параметров поверхности, свойств. Именно комбинация трех факторов служит достижению желаемого результата:

«Особенность этой работы в том, что мы впервые установили, что комбинация различных методов для конечного результата не достижима при отдельном использовании этих методов. Синергия производит новое».

Исследование продолжается, порошок уже прошел все необходимые испытания и исследования, на его основе изготовлены лабораторные образцы варисторов (применяются как в высоковольтных установках до 20 кВ, так и в низковольтных от 3 до 200 В в качестве ограничителя напряжения).

Учёные ПГУ совместно с сотрудниками НИИЭМП планируют провести внедрение устройств на основе оксида цинка в реальный сектор экономики. В настоящее время порошок полупроводниковых оксидов уже используется для создания газовых сенсоров, в качестве катализатора химических процессов, фотокатализаторов (утилизация парниковых газов и последующая его переработка в топливо).