IT-Reviews    

ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ И ПРОТОННАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ

c78089d0 Источник:
Тимохин В.М. Статья в формате PDF 138 KB

При исследовании спектров термостимулированных токов деполяризации (ТСТД) ряда электротехнических материалов (слюд флогопита и мусковита, онотского талька и полученной из него стеатитовой керамики, а также кристаллов иодата лития, применяемого в лазерных технологиях и оптоволоконных линиях связи) обнаружено 7 максимумов. В результате прокаливания и легирования образцов кислотой HCl и щёлочью NH4OH определены релаксаторы, ответственные за их появление, и их параметры, а именно, Н3О+, ОН-, комплексы VL и VD (вакансия + L или D дефекты), молекулы кристаллизационной и адсорбированной воды. На спектрах tgδ(ν,T) впервые обнаружено 5 температурных максимумов, причём низкотемпературный максимум при Т=90К дал энергию активации (0,02-0,03)эВ, что оказалось даже ниже, чем для аналогичного максимума спектра ТСТД, где было получено 0,05эВ. Исследования проводились по методике и на установке, защищённые патентом [1].

Вклад электронной проводимости при низких температурах, очевидно, очень мал, т.к. ширина запрещённой зоны в этих материалах равна (4-6)эВ. Чисто протонной проводимости здесь тоже нет, так как температурный спектр удельной электропроводности показал наличие двух наклонов для зависимости lnγ = f(103/Т), которые, судя по энергии активации, объясняются миграцией дефектов Н3О+ и ОН- , причиной появления которых является прыжковая диффузия и туннелирование протонов через кристаллическую решётку между слоями воды и слоями силикатных (в слюдах и тальке) SiO  ионов [2,3]. Протоны согласно статистической модели совершают быстрые перескоки туда и обратно между двумя устойчивыми положениями вдоль водородной связи. В результате колебаний соседних ионов SiO44- может возникнуть такая ориентация, при которой потенциальный барьер сужается и облегчается туннельный переход протона между этими ионами.

Экспериментально туннельный эффект проявляется в момент, когда максимум tgδ(ν,T) прекращает смещаться к низким частотам при понижении температуры материала. Это выражается в том, что время релаксации остаётся постоянным. Температура проявления туннельного эффекта является характеристикой материала, например, для сульфата кальция (природного) Ттунн=124К, для прокалённого Ттунн=145К, для талька (природного) Ттунн=112К, для прокалённого Ттунн=125К, для иодата лития (природный) Ттунн= 175К. Интересным представляется точное совпадение температур максимумов на спектрах термостимулированной люминесценции (ТСЛ), полученных после облучения рентгеном, и ТСТД, то есть одни и те же релаксаторы являются причиной появления максимумов ТСЛ и ТСТД, что полностью подтверждает наши выводы о природе релаксационных процессов в изученных материалах.

В квантовой механике для микроскопических частиц должен выполняться принцип неопределённости. Неопределённость координаты равна ширине барьера , следовательно, импульс определяется с неопределённостью . Тогда можно оценить неопределённость энергии . Известно, что вероятность найти частицу на определённом участке барьера равна квадрату волновой функции [4]

Поэтому частицу можно найти внутри барьера при условии, когда показатель экспоненты равен единице, то есть

 или

Отсюда

или тем более

.                   (1)

Опыт показал, что при Т=100К U=0,05эВ, а максимум 1 в спектре ТСТД появляется при напряжённостях поляризующего электрического поля порядка (1-5).106В/м. То есть протон получает достаточную энергию для преодоления барьера туннельным способом. В этом случае получаем из выражения (1) . Следовательно, возможность обнаружения протона справа от барьера не противоречит закону сохранения энергии.

Решение уравнения Шрёдингера для прямоугольного барьера конечной ширины [4] позволяет получить вероятность обнаружения частицы внутри барьера, т.е. коэффициент прозрачности барьера.

, где a=2.

.

Следовательно, через барьер туннелируют 0,11% падающих на него протонов, а это вполне заметная величина, если учесть достаточно большую концентрацию протоносодержащих дефектов Н3О+, ОН-, Н2О и самих протонов, что составляет величину более 1019 м-3. Опыт подтвердил, что сила тока максимума №1 ТСТД имеет величину (10-15-10-14)А. Из спектров tgδ энергия активации низкотемпературного максимума при 90К равна (0,02-0,03)эВ. Т.е. в этом случае вероятность туннелирования протонов будет ещё больше. Для барьера параболической формы коэффициент прозрачности можно выразить формулой

.

Но здесь зависимость гораздо сложнее, например,

,

где  - постоянный параметр, d- ширина барьера. В этом случае ширина барьера в верхней части уменьшается, что сильно влияет на его прозрачность в сторону увеличения.

Таким образом, теоретически и экспериментально доказана возможность туннелирования протонов [5] и протонно-ионная проводимость в исследованных материалах. Исследование механизмов диэлектрической релаксации и электропроводности этих материалов позволило разработать диагностику типа и концентрации дефектов и нанотехнологию получения и диагностики протонных проводников и полупроводников n- и p-типа на базе материалов с водородными связями в результате легирования их примесями типа HCl, NH4OH, диагностика которых проводится по спектрам ТСТД, tgδ(ν,Т) и электропроводности [6]. Это позволило решить одну из актуальных фундаментальных проблем науки и практики по диагностике электротехнических материалов в агрессивных средах и при низких температурах, что привело к разработке ряда практических технологий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Тимохин, В.М. Пат. №2348045 РФ МПК G 01N 27/00. Многофункциональное устройство для исследования физико- технических характеристик полупроводников, диэлектриков и электроизоляционных материалов .- №2007116909/28; заявл. 04.05.2007; опубл. 27.02.2009, Бюл.№6.
  2. Тимохин, В.М. Механизм диэлектрической релаксации и протонная проводимость в наноструктуре -LiIО3. Известия вузов. Физика. Томск. СФТИ.- 2009. -№ 3. -С.46-50.
  3. Тимохин, В.М. Диэлектрическая спектроскопия изоляционных и оптических материалов судовых машин и автоматики. - Новороссийск: РИО НГМА, 2005. - 152с.
  4. Шпольский, Э.В. Атомная физика.-М.: Наука,1974.-575с.
  5. Тимохин, В.М. Пат. №2347216 РФ МПК G 01N 27/00, G 01N 25/00. Способ определения температуры появления туннельного эффекта в диэлектриках и электроизоляционных материалах.-№2007100756/28; заявл. 09.01.2007; опубл. 20.02.2009, Бюл.№5.
  6. Тимохин, В.М. Пат. №2360239 РФ МПК G 01N 27/20. Способ получения протонной проводимости в кристаллах и электроизоляционных материалах .- №2007144056/28; заявл. 27.11.2007; опубл. 27.06.2009, Бюл. №18.



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

ЭТИКА НОВОГО ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ

Статья в формате PDF 211 KB...

15 09 2020 21:24:34

АНАЛИЗ СТРУКТУР КРИСТАЛЛОВ ЗАМОРОЖЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ В 3D-ФОРМАТЕ

В работе рассмотрен вопрос исследования биологической жидкости в формате 3D. ...

14 09 2020 3:37:34

ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ

Статья в формате PDF 261 KB...

10 09 2020 2:42:21

ПОДВОДНЫЕ ГОРОДА

Статья в формате PDF 763 KB...

04 09 2020 6:13:10

К ПРОБЛЕМЕ ОТБОРА В ХОККЕЕ

Статья в формате PDF 262 KB...

27 08 2020 14:39:18

Особенности гаметогенеза рыб на примере карповых

Статья в формате PDF 124 KB...

25 08 2020 0:13:57

МИКРОЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА (ЧАСТЬ II)

С экологических позиций излагается представление о человеке как метасистеме, состоящей из макроскопического (тело) и микроскопического (микробиота) компонентов. Последний определяется как биоценоз микроорганизмов — бактерий, простейших, микроскопических грибов и вирусов, встречающийся у здоровых людей. Приводятся некоторые количественные характеристики микробиоты человека: общее число микроорганизмов, суммарная биомасса, процентное содержание облигатной, факультативной и транзиторной составляющих, время, за которое происходит смена генерации микроорганизмов. Рассматриваются главные системоообразующие факторы, обеспечивающие целостность микробиоты: структурный, метаболический, генетический и информационный. Анализируются взаимоотношения микробиоты и макроорганизма в нормальных физиологических условиях и при патологии. Обсуждаются механизмы развития дисбиозов и патогенетически обоснованные подходы к их коррекции. ...

20 08 2020 6:47:17

Изомерия и гомеостаз популяций

Статья в формате PDF 102 KB...

19 08 2020 18:16:23

Никитюк Надежда Федоровна

Статья в формате PDF 68 KB...

17 08 2020 18:13:54

ГЛУЩЕНКО ЛЮДМИЛА ФЁДОРОВНА

Статья в формате PDF 175 KB...

11 08 2020 15:33:38

ДИАГНОСТИКА ЖЕЛЕЗОДЕФИЦИТНОЙ АНЕМИИ У ДЕТЕЙ

Статья в формате PDF 302 KB...

05 08 2020 1:34:52

АНАТОМИЯ ПОЯСНИЧНЫХ СТВОЛОВ БЕЛОЙ КРЫСЫ

Статья в формате PDF 115 KB...

04 08 2020 16:57:34

Заживление суставного хряща при имплантации минерального компонента костного матрикса

В эксперименте на половозрелых крысах Wistar исследованы особенности регенерации суставного хряща коленного сустава после имплантации в зону повреждения гранулированного минерального компонента костного матрикса ( М К К М), полученного по оригинальной технологии. Установлено, что М К К М имеет упорядоченную высокопористую структуру, близкую к естественной архитектонике костного матрикса и химический состав, соответствующий минеральному составу кости. М К К М обладает выраженными хондро- и остеиндуктивными свойствами, обеспечивает пролонгированную активизацию репаративного процесса, ускоренное органотипическое ремоделирование и восстановление поврежденного суставного хряща. ...

02 08 2020 18:46:21

Право и долг в самосознании русского народа

Статья в формате PDF 113 KB...

31 07 2020 1:50:50

НАШ ОПЫТ ЛЕЧЕНИЯ ПОЛИПОЗНЫХ РИНОСИНУСИТОВ

Статья в формате PDF 309 KB...

27 07 2020 1:54:53

УРАВНЕНИЯ ДЛЯ КООРДИНАЦИОННОГО ЧИСЛА В НЕУПОРЯДОЧЕНЫХ СИСТЕМАХ

Приводится вывод уравнений для расчета координационного числа в неупорядоченных конденсированных системах: в зернистых материалах, в композитах с твердой монодисперсной фазой, в жидких металлах и при критическом состоянии вещества. В выводах этих уравнений используется основной их топологический параметр – средняя плотность упаковки структурных элементов дискретности. Знание координационного числа элементов дискретности неупорядоченных систем необходимо для определения многих их свойств: физических, механических, реологических и др., совокупность которых вытекает из их топологических состояний: твердого, псевдотвердого, жидкого, псевдожидкого и критического. ...

23 07 2020 6:37:13

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ТАЕЖНЫХ ЛАНДШАФТОВ НА СООБЩЕСТВА МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ ЗАПАДНОЙ ЯКУТИИ

Рассматриваются показатели видового разнообразия мелких млекопитающих в зоне влияния алмазодобывающей промышленности Западной Якутии. Исследования проводились на территории двух крупных промышленных узлов – Мирнинского (среднетаежная подзона) и Айхало- Удачнинского (северотаежная подзона). Отработано около 7040 конусо-суток, 4700 ловушко-суток и отловлено 1920 экз. мелких млекопитающих, относящихся к 17 видам. Отмечено, что при масштабных преобразованиях ландшафтов, характерных для деятельности предприятий горнодобывающей промышленности, происходят изменения состава сообществ и популяционных параметров мелких млекопитающих, что свидетельствует о пессимизации среды обитания. Причем негативные трансформации более резко выражены в пределах северотаежной подзоны. ...

19 07 2020 11:38:52

КЛИМАТ И РЕКРЕАЦИЯ

Статья в формате PDF 253 KB...

18 07 2020 3:33:40

Хирургическое лечение острого холецистита

Статья в формате PDF 125 KB...

16 07 2020 19:37:40

БИОХИМИЯ КРОВИ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 106 KB...

15 07 2020 8:25:59

РАЗБИЕНИЕ И СТРУКТУРИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВА, ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ МОДУЛЬНОГО КРИСТАЛЛА

Обсуждается проблемы разбиения и структурирования пространства, формирования структурных модулей, которые предназначены для конструирования модульных 3D структур кристаллов. ...

10 07 2020 1:21:51

К ТЕОРИИ ВИНТОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СИЛ

Статья в формате PDF 376 KB...

05 07 2020 21:26:54

Регулирование отношений между государствами

Статья в формате PDF 112 KB...

04 07 2020 9:32:14

ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ СЛИЗИ

Статья в формате PDF 108 KB...

30 06 2020 23:30:56

МЕДИЦИНСКАЯ ПИЯВКА (HIRUDO MEDICINALIS L.) В КРАСНОДАРСКОМ КРАЕ

Медицинская пиявка (Hirudo medicinalis L.) относится к классу пиявок (Hirudinea) подклассу настоящих пиявок (Euhirudinea) отряду челюстных пиявок (Ghathobdellidae), роду Hirudo. Более 30 веков она использовалась человеком как лечебное средство. В России велик опыт клинического применения пиявки (гирудотерапия), его расцветом считаются 18-19 века, когда по экспорту пиявки Россия занимала место, равное злаковым культурам, что являлось существенной статьей дохода государственной казны. В статье показаны оптимальные условия среды для обитания медицинской пиявки и возможные лимитирующие факторы ее распространения и численности. Сегодня основной причиной снижения численности пиявки в Краснодарском крае является антропогенный фактор. Так браконьерский вылов Hirudo medicinalis привел к сильному подрыву ее популяции в большинстве районов Краснодарского края, по сравнению с серединой 90-х годов, ее численность снизилась до 10 раз. В 2002 г. губернатором Краснодарского края А. Н. Ткачевым было выпущено постановление №955 « Об изучении и сохранении медицинской пиявки на территории Краснодарского края». Важным условием сохранения медицинской пиявки в нашем крае является введение запрета на ее вылов на территории Ростовской области, куда в последнее время сместились рынки нелегальной торговли пиявкой. Идеальным вариантом стал бы запрет на ловлю пиявки во всем Южном федеральном округе и принятие коллективных мер по ее охране. ...

23 06 2020 16:39:12

СЛЕНГ РУССКОЙ МОЛОДЕЖИ

Статья в формате PDF 293 KB...

12 06 2020 22:40:47

ОСОБЕННОСТИ ИММУНИТЕТА У ДЕТЕЙ С ЗУБОЧЕЛЮСТНЫМИ АНОМАЛИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ

Исследование позволило выявить несбалансированность иммунной системы на протяжении всего периода активного аппаратурного лечения. Это чётко прослеживается через один и через пять месяцев после фиксации аппарата, а так же в конечном периоде аппаратурного лечения (т.е. через пятнадцать месяцев после фиксации брекетов). Полученные результаты исследования позволяют рекомендовать выделение этих периодов как «критических», требующих проведения иммунокоррегирующей терапии и назначение средств профилактики кариеса зубов. ...

09 06 2020 15:14:31

ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Статья в формате PDF 115 KB...

07 06 2020 17:36:38

БАХРУШИН ВЛАДИМИР ЕВГЕНЬЕВИЧ

Статья в формате PDF 114 KB...

05 06 2020 2:33:53

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВОЗМОЖНЫХ МЕХАНИЗМАХ СРЫВА ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЛЕРАНТНОСТИ МАТЕРИ ПО ОТНОШЕНИЮ К АНТИГЕНАМ ПЛОДА КАК ВЕДУЩЕГО ФАКТОРА ИММУНОАЛЛЕРГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ГЕСТОЗА. СООБЩЕНИЕ 2. О РОЛИ НАРУШЕНИЯ ПРОДУКЦИИ ПЛАЦЕНТОЙ ИММУНОСУПРЕССИР

В обзоре изложены современные представления об этиологии и патогенезе гестоза. Показано значение как генетически детерминированного, так и обусловленного развитием воспалительного процесса гениталий повышения проницаемости маточно-плацентарного барьера для антигенов плода. Рассмотрена роль иммунокомплексной патологии как пускового механизма в развитии гестоза, значение нарушения продукции плацентой белков беременности и цитокинов с иммуносупрессивным действием при осложненном течении беременности. ...

27 05 2020 14:35:31

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТОРОВ РИСКА АТЕРОСКЛЕРОЗА

Статья в формате PDF 114 KB...

26 05 2020 1:15:22

ДИАЛОГ КУЛЬТУР В XXI ВЕКЕ

Статья в формате PDF 281 KB...

25 05 2020 18:32:11

УПРАВЛЕНИЕ ЗНАНИЯМИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМПРОЦЕССЕ

Статья в формате PDF 116 KB...

23 05 2020 8:35:35

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ: АЛГОРИТМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Статья в формате PDF 157 KB...

15 05 2020 2:23:57

ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ВЫДЕЛЕНИЙ МОЛОЧНЫХ ЖЕЛЁЗ

Статья в формате PDF 113 KB...

09 05 2020 19:53:26

МНОГОМЕРНЫЙ ОБРАЗ ЧЕЛОВЕКА В КОНТЕКСТЕ КАЗАХСКОЙ ТРАДИЦИИ

В данной статье выделены основные подходы к проблеме человека, сложившиеся в истории казахской традиции и современной казахской философской мысли. По мнению автора, в объяснении феномена человека казахской традицией можно найти ряд толкований, пояснений, отражающих особое внимание к человеку, его духовному миру, самоценности, достоинству, чести. Именно на этой основе казахская национальная традиция получает возможность сосредоточиться на рассмотрении своего видения проблемы отношения человека и мира. ...

07 05 2020 21:38:41

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ МУЛЬТИМЕДИА В ОБУЧЕНИИ

Статья в формате PDF 246 KB...

06 05 2020 1:44:17

УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КЛЕТОК ЭПИТЕЛИЯ ТОНКОЙ КИШКИ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРА ВСКАРМЛИВАНИЯ (СМЕШАННОЕ, ИСКУССТВЕННОЕ)

В статье освещаются морфофункциональные особенности структуры стенки тонкой кишки в зависимости от характера вскармливания в экспериментальных условиях. Представлены собственные результаты исследования по вопросу о электронно-микроскопическом строении слоев стенки тонкой кишки при смешанном и искусственном вскармливании в эксперименте. ...

01 05 2020 18:29:28

АКТУАЛЬНОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 129 KB...

26 04 2020 14:59:25

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!