CC BY
106. M. Otter. Temperaturabhangigkeit der optischen Konstanten massiver Metalle //Zeitschrift fur Physik 161, 539-549 (1961)
7. Castro T., Reifenberger R., Choi E., Andres R. P. Size-dependent melting temperature of individual nanometer-sized metallic clusters // Physical Review B. 1990. V. 42, № 13. P. 8548-8555.
8. Miller J. C. Optical properties of liquid metals at high temperatures // Philosophical Magazine. V. 20, № 168. P. 1115-1132
© Герасимов В. С., Ершов А. Е., Гаврилюк А. П., Рассказов И. Л., Полютов С. П., Карпов С. В., 2015
УДК 543.4; 533.9
ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ ГЕЛИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИНТЕЗА ЭМФ*
У. Е. Гуляева1, 2*, Н. Г. Внукова1, 2, А. И. Дудник1, 2, Г. Н. Чурилов1, 2
1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79
2Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/38 E-mail: *[email protected]
На примере Gd@C82 показаны эффективные способы синтеза, выделения и анализа эндоэдральных метал-лофуллеренов, которые могут стать самым подходящим наноматериалом, востребованным в области микроэлектроники и космонавтики.
Ключевые слова: эндоэдральные металлофуллерены, атомно-эмиссионный анализ.
INFLUENCE OF PRESSURE HELIUM ON EFFECTIVE EMF SYNTHESIS
U. E. Guliaeva1,2*, N. G. Vnukova1,2, A. I. Dudnik1,2, G. N. Churilov1,2
1 Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation 2L. V. Kirensky Institute of Physics SB RAS 50/38, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation E-mail: *[email protected]
The effective methods of synthesis, extraction and analysis of endohedral fullerenes are shown with the case of Gd@C82. Endohedral fullerenes may become the high-demand nanomaterials for microelectronics and cosmonautics.
Keywords: endohedral metallofullerenes atomic emission analysis.
Введение. Особенность электронной структуры эндоэдральных металлофуллеренов (ЭМФ), связанная с передачей валентных электронов металла фуллере-новой оболочке, фундаментальным образом отражается на свойствах этих соединений. Структурно ЭМФ отличаются от пустых фуллеренов тем, что ион металла внутри молекулы расположен со смещением относительно центра.
За счет этого молекула, например Gd@C82, имеет большой электрический дипольный момент ~4Д [1]. Наличие у молекул ЭМФ постоянного дипольного момента приводит к возникновению в веществе управляемой величины поляризации. Такие вещества могут быть использованы для изготовления датчиков тепловых нейтронов, так как гадолиний отличается самым большим сечением захвата (160 тыс. барн), а также обладают сегнетоэлектрическими свойствами и возможностью поглощать электромагнитное излучение в широком диапазоне частот.
Несмотря на имеющийся прогресс в исследовании свойств ЭМФ [2], пока нет высокопроизводительного
метода их синтеза. Это остается основной задачей, решение которой невозможно без точной количественной оценки содержания ЭМФ в фуллереновой смеси.
Для их количественного анализа уже определены экстинции методом потенциометрического титрования [3] и разработана методика хроматографического разделения фуллереновой смеси с последующим взвешиванием фракций, содержащих ЭМФ. Однако эти методы требуют большого количества реагентов и много времени.
Столкнувшись с этой проблемой, мы разработали методику, которая позволяет практически в экспресс-режиме определять количественно содержание ЭМФ в синтезированной при определенных параметрах фуллереновой смеси.
Предложенная методика основана на применении методов масс-спектрометрии для установления качественного состава фуллереновой смеси и атомно-эмиссионной спектроскопии для определения количественного содержания металла [4], который использовался в качестве допанта.
*Работа выполнена при частичной поддержке гранта РФФИ № 15-03-06786 и Министерства образования и науки РФ № 14.613.21.0010.
Решетнеескцие чтения. 2015
Результаты анализа образцов фуллереновых саж, содержащих Си синтезированных при разных давлениях
Давление, при котором выполнялся синтез ЭМФ
353 кПа 98 кПа 64,8 кПа 32,4 кПа
Содержание Gd в 1мг фуллереновой смеси, мг
2,810-3 6,710-3 3,1 10"3 1,2-10-3
Gd@C82, вес. %
2,0 4,9 2,3 0,9
Экспериментальная часть. Углеродный конденсат (УК), содержащий фуллерены и ЭМФ с гадолинием в качестве допанта, был получен нами в плазме ВЧ дугового разряда [5]. Выделение ЭМФ из синтезированного УК осуществлялось сероуглеродом в аппарате Сокслета. Масс-спектральные исследования были проведены на приборе Bruker BIFLEXTM III в Институте твердого тела и материаловедения им. Лейбница (Дрезден, Германия). Исследования показали, что в синтезированных при разных давления фуллереновых смесях присутствует только один вид ЭМФ, а именно Gd@C82 (рис. 1).
фуллереновых саж, содержащих синтезированных при разных давлениях, представлены в таблице.
Рис. 1. Результаты масс-спектрального анализа фуллереновой смеси, полученной с введением 0(1
С целью определения содержания гадолиния в выделенных фуллереновых смесях методом количественного спектрального анализа были построены концентрационные кривые. Растворы с известной концентрацией наносили на спектральные графитовые стержни «Искра» (0 = 6 мм) с отверстием (0 = 4 мм, И = 5 мм) и высушивали нагреванием. Подготовленные образцы сжигались в плазме разряда, а спектр регистрировался на установке, состоящей из источника света (ВЧ разряд с медным и графитовым электродами), спектрографа Рв8-2 (дисперсия 7,4 А/мм), регистрирующего устройства на ПЗС-линейках.
Для построения аналитической кривой и определения концентрации гадолиния в фуллереновой смеси использовалась интенсивность линии гадолиния при длине волны, равной 335,86 нм. Участок спектра в диапазоне 335-337 нм и аналитическая кривая представлены на рис. 2.
Образцы УК с полученные при давлениях 353, 98, 64,8 и 32,4 кПа, подвергались экстракции, высушивались, взвешивались и вновь растворялись в исходном растворителе с получением концентрации 1 мг/мл. Полученные растворы образцов наносились в отверстия графитовых стержней аналогично подготовке эталонов. Определение концентрации гадолиния в фуллереновой смеси проводили по линии гадолиния (X = 335,86 нм). Результаты анализа образцов
а б
Рис. 2. Результаты атомно-эмиссионного анализа: а - часть спектра раствора с известной концентрацией Gd; б - аналитическая кривая для определения Gd в углеродной матрице
Таким образом, на примере Gd@C82 представлена методика количественного анализа содержания ЭМФ в фуллереновых смесях, выделенных из УК, полученных при введении металла-допанта. Установлено оптимальное давление для синтеза ЭМФ (98 кПа), при котором наибольший выход Gd@C82.
Библиографические ссылки
1. Синтез, экстракция и хроматографическая очистка высших пусты и эндометаллофуллеренов гадолиния / В. С. Козлов, М. В. Суясова, В. Т. Лебедев // Журнал прикладной химии. 2014. Т. 87, вып. 2. С. 137-143.
2. Endohedral fullerenes / A. A. Popov, S. Yang, L. Dunsch // Chemical Reviews. 2013. Vol. 113, № 8. P. 5989-6113.
3. Harnessing electron transfer from the perchlorotriphenylmethide anion to Y@C82(C2v) to engineer an endometallofullerene-based salt / I. E. Ka-reev, E. Laukhina, V. P. Bubnov // ChemPhysChem. 2013. Vol. 14. P. 1670.
4. Установка для атомно-эмиссионного спектрального анализа и методика обработки спектров / Д. П. Сы-ченко, Н. Г. Внукова, В. А. Лопатин // Приборы и техника эксперимента. 2004. № 3. С. 1-4.
5. Фуллерены. Синтез и теория образования / Г. Н. Чурилов, Н. В. Булина, А. С. Федоров ; отв. ред. В. Ф. Шабанов. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2007. 227 с.
References
1. Kozlov V. S., Suyasova M. V., Lebedev V. T. [Synthesis, extraction and chromatographic purification of higher empty and endohedral gadolinium]. Journal of Applied Chemistry, 2014, vol. 87, no. 2, p. 137-143.
2. Popov A. A., Yang S., Dunsch L. Endohedral fullerenes. Chemical Reviews, 2013, Vol. 113, no. 8, p. 5989-6113.
3. Kareev I. E., Laukhina E., Bubnov V. P. Harnessing electron transfer from the perchlorotriphenylmethide anion to Y@C82 (C2v) to engineer an endometallofullerene-based salt. ChemPhysChem, 2013, vol. 14, 1670 p.
4. Sichenko D. P., Vnukova N. G., Lopatin V. A. [Installation for atomic-emission spectral analysis method and process spectra]. Instruments and Experimental Techniques, 2004, no. 3, p. 1-4.
6. Churilov G. N., Bulina N. V., Fedorov A. S. [Fullerenes. Synthesis and Theory of Education]. Novosibirsk, SB RAS, 2007. 227 p.
© Гуляева У. Е., Внукова Н. Г., Дудник А. И., Чурилов Г. Н., 2015
УДК 678
РЕФЕРЕНТНЫЕ МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
М. А. Дектярева, Е. А. Жирнова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Рассмотрена актуальность разработки и применения референтных методик измерений для полимерных композитов ракетно-космической техники. Анализируются методы измерений, принятых в международной практике, и основные проблемы разработки.
Ключевые слова: референтная методика выполнения измерений, обеспечение единства измерений.
REFERENCE TECHNIQUES TO PERFORM MEASUREMENTS FOR PRODUCTS MADE
OF POLYMERIC COMPOSITES
M. A. Dektyareva, E. A. Zhirnova
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
It is significant to develop use and reference methods of measurement for polymer composites. The research analyzes the main problems of development reference measurement procedure, uniformity of measurements.
Keywords: reference method of measurement for polymeric composites products.
В современных условиях применение полимерных композитов в ракетно-космической технике обусловлено необходимостью поднять на качественно новый уровень характеристики изделий, увеличить их надёжность и срок службы, так как данные материалы имеют малый вес, более высокие упруго-прочностные характеристики, низкие коэффициенты линейного температурного расширения. Изучение действительных свойств современных полимерных композитов невозможно без проведения достоверных испытаний и измерений.
Погрешность определяется не только метрологическими характеристиками средств измерений, но и погрешностью отбора и приготовления проб, условиями проведения измерений, ошибкой оператора и другими причинами, поэтому методики выполнения измерений могут разрабатываться и быть аттестованными только применительно к конкретным условиям проведения измерения с использованием установленных технических средств измерений.
Рекомендации по метрологии РМГ 29-2013 «Государственная система обеспечения единства измере-
ний. Метрология. Основные термины и определения» утверждают следующую трактовку понятия «методика выполнения измерений»: установленная логическая последовательность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений в соответствии с принятым методом измерений. Референтная методика измерений - методика измерений, принятая для получения результатов измерений, которые могут быть использованы для оценки правильности измеренных значений величины, полученных по другим методикам измерений величин того же рода, а также для калибровки или для определения характеристик стандартных образцов [1]. Основополагающей задачей для методики выполнения измерения является обеспечение прослеживаемости - свойства эталона единицы величины, средства измерений или результата измерений, заключающееся в документально подтвержденном установлении их связи с государственным первичным эталоном или национальным первичным эталоном иностранного государства соответствующей единицы величины посредством сличения эталонов
