CC BY
7УДК 544.22
НАУЧНАЯ ШКОЛА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРОФЕССОРА П.А. ПОПОВА
Б.И. Корнев
ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского»
Представлены направления и результаты работы научной школы физико-химических свойств твердотельных материалов профессора П.А. Попова
Ключевые слова: научная школа физико-химических свойств твердотельных материалов, Брянский государственныйуниверситет.
В 1987 году в БГУ было открыто новое для вуза научное направление - экспериментальное исследование теплопроводности твердых тел. Поповым П.А. была сконструирована и изготовлена установка, разработана методика измерений в интервале температур от гелиевых до комнатных. В рамках этого направления в 1993 году Попов П.А. защитил свою кандидатскую диссертацию по специальности 01.04.07 - Физика конденсированного состояния на тему «Теплопроводность лазерных кристаллов со структурой граната в интервале температур 6 - 300 К».
В целях развития научно-исследовательской работы по этому научному направлению 25 декабря 2009 года приказом по университету № 3438 в структуре НИИ ФиПИ БГУ была создана совместная с Учреждением Российской академией наук Институтом общей физики РАН имени A.M. Прохорова научно-исследовательская лаборатория «Физико-химические свойства твердых тел» (СНИЛ ФХТТ). На базе лаборатории в 2015 году Попов П.А. подготовил и защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.07 - Физика конденсированного состояния на тему «Теплопроводность твердотельных оптических материалов на основе неорганических оксидов и фторидов».
На базе СНИЛ ФХТТ были выполнены и выполняются в настоящее время гранты под руководством Попова П.А.:
«Измерение теплопроводности фторидной нанокерамики и монокристаллов» № 161 в рамках ФЦП 02.513.12.3029 «Нанокерамика на основе соединений с высоким светопропус-канием в среднем ИК-диапазоне для когерентных и некогерентных источников излучения» (2008 - 2009 гг.), 0.525 млн руб., руководитель к. ф.-м. н. доцент Попов П.А. (исполнители: студенты ФМФ: Полесская Я.Н., Черненок Е.В., Шавкович С.А., Фролова Е.В.; уч. мастер Кондрашова Е.А.)
1. Темплан Минобрнауки «Исследование теплопроводности наноструктуриро-ванных оптических материалов» (2011 г.), 0.1 млн руб., руководитель к. ф.-м. н. доцент Попов П.А. (исполнители: студенты ФМФ: Клетный В.В., Алиев Т.К.)
2. Госзадание № 3.8326.2017/8.9 Минобрнауки «Теплофизическая характеризация твердотельных материалов оптоэлектроники» (2017 - 2019 гг.), 1.4365 млн руб., руководитель д. ф.-м. н. профессор П.А. Попов (исполнитель: Скробов С.А.)
3. Грант РФФИ 18-02-00566 А «Взаимосвязь структуры, тепло- и электрофизических свойств твёрдых растворов на основе диоксида циркония при использовании комбинированных стабилизирующих добавок» (2018 - 2020 гг.), 2.1 млн руб., руководитель д. ф.-м. н. профессор П.А. Попов (исполнители - сотрудники ИОФ РАН, НИТУ «МИСиС»
На начало 2018 года в рамках научного направления исследовано более 700 образцов различных твердотельных материалов, среди них:
Кристаллы со структурой граната, широко используемые в микроэлектронике и оптике. Некоторые из них применяются для изготовления сверхмощных лазеров. Положительный
отзыв о проведенных в БГУ исследованиях теплопроводности гранатов был получен от Нобелевского лауреата, изобретателя лазеров академика A.M. Прохорова.
Ванадаты, когда-то незаслуженно «обиженные» и «отложенные в сторону», теперь же они интенсивно разрабатываются многими фирмами разных стран, в первую очередь как лазерные материалы для медицинской техники. И серьезным толчком для этого стала их «реабилитация» в Брянске.
Кристаллы форстерита (фигурирующие в официальной биографии недавнего руководителя Академии наук РФ Фортова В.Е.), так же, как показали проведенные у нас исследования, недооцененные в качестве перспективных лазерных материалов.
Кристаллы TiÜ2, Fe3Ü4, Fe2Ü3, YFeÜ3.
Кристаллы диоксида циркония ZrÜ2 с различным составом стабилизирующей примеси («фианиты»).
Обладающие нелинейными оптическими характеристиками кристаллы, используемые для разработки различных оптических устройств, например, приборов ночного видения.
Ряд новых пьезоэлектриков семейства лангасита (значительно превосходят по своим характеристикам традиционный кварц, используются в электронике).
Полупроводниковые материалы: FeS2, CdP2, ZnAs2, InI, CdS-CdSe; гексабориды ЬаВб и SmB6; серебросодержащие высокотемпературные сверхпроводники на основе YBaCuO.
Впервые (в литературе нет сведений) в широком температурном интервале исследована теплопроводность металлического стекла (прочнее стали в 5 раз) и влияние на нее высокотемпературных отжигов.
Часть результатов, полученных в БГУ, представлены в Википедии (пирит, александрит и др.).
Большой объем экспериментальной информации получен в отношении фторидных соединений. Особенно интересны результаты, касающиеся закономерностей гетеровалентно-го изоморфизма. Они позволяют приблизиться к разрешению актуальных проблем фотолитографии и разработки мощных фемтосекундных лазеров.
Интересным оказалось установление в БГУ особых свойств оптической фторидной нанокерамики, оно послужило важным фактором для активной разработки нового класса оптических материалов. Эти результаты были озвучены в докладе Президиуму РАН. И, несмотря на жесткую конкуренцию, в области разработки фторидной нанокерамики Россия имеет неоспоримый приоритет.
Научно-исследовательская лаборатория физико-химических свойств твердых тел имеет статус совместной с Институтом общей физики РАН. Она имеет широкие связи с российскими и зарубежными научными центрами, такими как:
- Институт общей физики РАН имени A.M. Прохорова, г. Москва;
- Институт кристаллографии РАН им. A.B. Шубникова, г. Москва;
- Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Москва;
- Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, г. Москва
- ООО "ЛАНХИТ", г. Москва;
- ЗАО "ГИРЕДМЕТ", г. Москва;
- Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра «ГОИ им. С.И. Вавилова», г. С.-Петербург;
- Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, г. С.-Петербург;
- Тверской госуниверситет, г. Тверь;
- Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, г. Саранск;
- Казанский государственный университет, г. Казань;
- Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН, г. Н. Новгород;
- Институт минералогии и петрографии СО РАН, г. Новосибирск;
- Институт неорганической химии, г. Новосибирск;
- Институт неорганической химии им. A.B. Николаева СО РАН, г. Новосибирск;
- Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск;
- Томский политехнический университет, г. Томск;
- Институт физики им. Л.В. Киренского, СО РАН, г. Красноярск;
- НИИ оптических материалов и технологий Белорусского национального технического университета, Беларусь, г. Минск;
- Институт физики HAH Беларуси, г. Минск;
- Институт монокристаллов HAH Украины г. Харьков;
- Zecotek Medical Systems, Ltd., Singapore;
- Institute of Physics, PAS, Poland, Warsaw;
- Swiss-Norwegian Beamlines at the European Synchrotron Radiation Facility, France, Grenoble.
По результатам экспериментального исследования теплопроводности различных материалов на сегодня опубликовано более 130 работ, в том числе в журналах Доклады Академии Наук СССР, Доклады Академии Наук Белорусской ССР, Доклады Академии Наук РФ, Физика Твердого Тела, Квантовая электроника, Журнал Прикладной Спектроскопии, Кристаллография, Неорганические материалы, Письма в Журнал Технической Физики, Наноси-стемы: физика, химия, математика, Crystal Research and Technology, Laser Physics, Physica Status Solidi, Optical Materials, Functional Materials, IEEE Intern. Frequency Control Symposium (San Francisco, USA), Ionics, Crystals, International Journal of Thermophysics.
Руководитель направления - Попов П.А. является одним из 3-х представителей Брянской области в Корпусе экспертов (постоянно пополняемые списки экспертов по естественно-научным дисциплинам, отобранных на основе рекомендаций ученых с высокими индексами цитирования в международных научных журналах).
По данным elibrary (на февраль 2018 г.) общее цитирование работ Попова П.А. превышает 1000, индекс Хирша - 16. Индекс Хирша в международной базе данных Scopus - 11, Web of Science - 13.
За плодотворную научную работу руководитель направления Попов П.А. был отмечен грамотами областной администрации (2012, 2016), Министерства образования и науки РФ (2011|).
Активное участие в научной работе принимают студенты ФМФ, некоторые из них работали в качестве исполнителей грантов с оплатой труда из средств научных фондов. По данному направлению они являются соавторами около 20 печатных работ, в том числе в ведущих российских и зарубежных журналах. Доклады студентов опубликованы в материалах Всероссийских и Международных научных конференций. Научные работы студентов регулярно занимают призовые места на областном конкурсе студенческих научных работ (табл. 1):
Таблица 1
Научные достижения студентов, отмеченные дипломами конкурсов научных работ
№ п/п Фамилия, имя, отчество магистранта Достижения (награды, полученные магистрантом под руководством научного руководителя на конкурсах, олимпиадах, выставках и т.п.) Год получения
1. Харынин Денис Сергеевич 1 место в конкурсе студенческих научных работ БГУ, денежная премия 2006
2. Черненок Екатерина Викторовна Диплом первой степени в Конкурсе на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Брянской области «Современные научные достижения. Брянск-2009» 2009
3. Коваленко Анастасия Игоревна Диплом первой степени в Конкурсе на лучшую научную работу среди студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам вузов Брянской области «Современные научные достижения. Брянск-2010» 2010
4. Филимонова Анна Владимировна 3 место в Конкурсе на лучшую научную работу среди студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам вузов Брянской области «Современные научные достижения. Брянск-2012» 2012
5. Стрижакова Альбина Александровна 2 место в номинации «Физика. Математика» областного конкурса на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам «Современные научные достижения» 2015
6. Анищенко Андрей Михайлович Диплом за 1 место в Конкурсе на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Брянской области «Современные научные достижения. Брянск-2016» 2016
7. Анищенко Андрей Михайлович Диплом за 2 место в Конкурсе на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Брянской области «Современные научные достижения. Брянск-2017» 2017
8. Простакова Ксения Николаевна Диплом за 3 место в Конкурсе на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Брянской области «Современные научные достижения. Брянск-2017» 2017
Результаты исследований используются при подготовке магистерских и кандидатских диссертаций (табл. 2)
Таблица 2
_Магистерские диссертации, защищенные под руководством Попова П.А.:_
№ п/п Ф.И.О. магистранта Название диссертации Год защиты
1. Цыганкова Е.А. Исследование теплопроводности лазерных и пироэлектрических кристаллов в интервале температур 50-300°К (Физика) 2001
2. Подать Д.А. Результаты исследования теплопроводности тройных растворов фторидов (Физическое образование) 2009
3. Радчинский А.Е. Результаты апробирования выражения Калауэя для теплопроводности диэлектрических монокристаллов (Физическое образование) 2009
4. Черненок Е.В. Экспериментальное исследование теплопроводности твердых растворов на основе дифторида кальция (Физическое образование) 2011
5. Коваленко А.И. Экспериментальное исследование влияния радиацион-но-индуцированных дефектов и термической обработки на теплопроводность диэлектрических монокристаллов (Физическое образование) 2011
6. Филимонова A.B. Теплофизические свойства гетеровалентных фторид-ных материалов (Физическое образование) 2012
7. Скробов С.А. Теплопроводность монокристаллических и нанокера-мических образцов твердых растворов неорганических фторидов (Физическое образование) 2012
8. Стрижакова A.A. Исследование влияния углеродных нанотрубок и пористости на теплопроводность корундовой керамики (Физика конденсированного состояния вещества) 2015
9. Стрижаков И.В. Исследование теплового расширения оптических мате- 2015
риалов в виде твердых растворов неорганических фторидов (Физика конденсированного состояния вещества)
10. Рассадкин Д.Ю. Исследование теплофизических характеристик твёрдых растворов фторидов (Физика конденсированного состояния вещества) 2017
11. Денищенкова Е.Ю. Исследование теплопроводности оптических кристаллов фторалюминатов (Физика конденсированного состояния вещества) 2017
12. Кучебо Е.А. Температурная зависимость теплопроводности монокристаллов диоксида циркония, стабилизированного оксидами редкоземельных элементов (Физика конденсированного состояния вещества) 2017
Черненок Екатерина Викторовна, защитившая магистерскую диссертацию по данному направлению и получившая диплом с отличием в 2011 году, 24 марта 2017 г. защитила кандидатскую диссертацию «Фотоакустическое преобразование бесселевых световых пучков в низкоразмерных структурах», представленную по специальности 01.04.05 - оптика.
Скробов Сергей Александрович, защитивший магистерскую диссертацию по данному направлению в 2012 году, закончил аспирантуру в БГУ под руководством Попова П.А., является исполнителем Госзадания № 3.8326.2017/БЧ «Теплофизическая характеризация твердотельных материалов оптоэлектроники» (2017 - 2019 гг., руководитель Попов П.А.), работает над завершением кандидатской диссертации.
Сведения об авторах
Корнев Борис Иванович - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры экспериментальной и теоретической физики, ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского», e-mail: korbi@online.debryansk.ru
THE SCIENTIFIC SCHOOL OF PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF SOLID MATERIALS BY PROFESSOR P.A. POPOV
B.I. Kornev
Bryansk State University named after Academician I. G. Petrovsky
The directions and results of the scientific school of physical and chemical properties of solid-state materials of Professor P.A. Popov are presented
Key words: scientific school of solid-state materials physical and chemical properties, Bryansk state University.
About authors
Kornev V.I. - Ph.D in physical and mathematical Sciences, associate Professor of the Department of experimental and theoretical physics, Bryansk State University named after Academician I. G. Petrovsky, e-mail: korbi@online.debryansk.ru
