В Томске научились синтезировать сверхчистую нанокерамику за 10 секунд

Ученые Томского политеха вместе с коллегами разработали новый метод получения чистой наноструктурированной керамики на основе оксида галлия — ее применяют в газовых сенсорах и силовой электронике. Синтез материала занимает всего 10 секунд и не требует дополнительных модификаторов и катализаторов, сообщает пресс-служба вуза.

В основе нового метода — получение керамики под действием мощного потока электронов. Установка генерирует непрерывный пучок высокоэнергетических частиц, который выводится в открытую атмосферу через систему дифференциальной откачки и направляется на порошкообразную шихту (смесь порошкообразных материалов в определенных пропорциях — прим. ред.). Эксперименты проводились на стенде ЭВЛ-6 в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.

— Варьируя мощность электронного пучка и его энергию, можно управлять структурой керамики: при оптимальных параметрах эффективность синтеза достигает 100%, а масса готового образца составляет до 70 граммов. Размер образующихся кристаллитов при этом стабильно находится в нанометровом диапазоне — около 80 нм, это важно для создания чувствительных элементов электроники и оптоэлектроники, — отмечает один из авторов исследования, профессор отделения материаловедения ТПУ Елена Полисадова.

По словам ученых, особый интерес вызвали люминесцентные свойства готовых образцов. Методом спектрометрии с временным разрешением в ТПУ изучили динамику спектра катодолюминесценции в ультрафиолетовой и видимой области и обнаружили «быстрое» и «медленное» свечение.

— Такое поведение связано с наличием в кристаллической решетке кислородных вакансий и более сложных дефектов (дивакансий), которые управляют переносом энергии, — добавляет профессор. — Простота, скорость и чистота радиационного синтеза открывают путь к промышленному производству наноструктурированных оксидных материалов с заданными дефектными центрами и высокими эксплуатационными характеристиками.

Полученная нанокерамика может применяться в электронике, солнечно-слепых фотодетекторах, сенсорике, сцинтилляционной технике и для прозрачных проводящих покрытий.

В исследовании принимали участие ученые отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий Томского политехнического университета, Евразийского национального университета им. Л.Н. Гумилева (Казахстан) и Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».