Состав кафедры:
Чурбанов Михаил Федорович - Заведующий кафедрой
Степанов Виктор Михайлович - Профессор
Еллиев Юрий Ефремович - Профессор
Сибиркин Алексей Алексеевич - Доцент
Гришин Игорь Аркадьевич - Доцент
Тихонова Елена Леонидовна - Доцент
Трошин Олег Юрьевич - Старший преподаватель
Тимофеев Олег Владимирович - Старший преподаватель
Шапошников Роман Михайлович - Ассистент
Направления научных исследований
Высокочистые вещества для оптического материаловедения
Направление и цели исследований: разработка научных основ получения веществ с малым содержанием примесей, химические реакции (гетерогенные и гомогенные), протекающие при синтезе и глубокой очистке веществ и материалов, получение опытных образцов таких веществ, исследование их химических и физико-химических свойств, испытание их в процессах получения высокочистых оптических материалах для волоконной и нелинейной оптики.
Объекты исследования: летучие иодиды элементов (теллура, кремния, фосфора, сурьмы, алюминия и др.), оксиды, соли, изо-и гетерополикислоты теллура, вольфрама, висмута и др. элементов, теллуритные стекла.
Используемые методы исследования веществ и материалов: инфракрасная спектроскопия видимого, ближнего и среднего ИК-диапазона, спектроскопия комбинационного рассеяния, аналитическая эмиссионная и абсорбционная спектроскопия, лазерная ультрамикроскопия, термические методы анализа, лазерная масс-спектрометрия, электронно-зондовая микроскопия, рентгено-флюоресцентный анализ и др.
Исследования проводят: д.х.н., проф., член-корр. РАН, заведующий кафедрой неорганической химии химического факультета ННГУ Чурбанов М.Ф. к.х.н., доцент Сибиркин А.А., к.х.н., доцент Гришин И.А., к.х.н., ассистент Тихонова Е.Л., ассистент Шапошников Р.М., к.х.н., ст. преподаватель Трошин О.Ю., аспирант Буцын Г.Г., студенты химического факультета ННГУ.
Статистическая теория формирования химического состава природных и техногенных объектов:
Направление и цели исследований: формирование состава объектов окружающей среды в природных процессах - фундаментальная проблема космо- и геохимии. В науке о материалах, прежде всего в химии высокочистых веществ, поставленные вопросы имеют важнейшее прикладное значение. Разработаны первичные подходы, модели для решения ряда задач с использованием имеющихся экспериментальных данных по элементному составу метеоритов, поверхностей планет Солнечной системы, горных пород воды океанов, морей, растительности и т.п. Земли. Наиболее значительное место в исследованиях занимают образцы рекордно чистых веществ. Теоретический аппарат основан на математических методах теории вероятностей (цепи Маркова), химической и статистической термодинамики. Требуемые исходные данные представлены в специальной литературе, в аналитических паспортах образцов Всероссийской Выставки-коллекции высокочистых веществ (ИХВВ РАН, Н. Новгород). Разрабатываемые теоретические методы позволяют по имеющимся, как правило, неполным данным анализа восстановить более полную картину примесного состава изучаемых объектов.
Состояние исследований. Интерес к проблеме. По представляемому направлению защищены две кандидатские диссертации. Написано и опубликовано несколько десятков работ в центральных и местных изданиях. Интерес к проблеме достаточно заметен как в отечественной, так и в зарубежной литературе.
Возможности. Связи. Для решения исследуемой проблемы достаточно наличие у сотрудников современных персональных компьютеров с выходом в Internet. Студенты принимают непосредственное участие в расчетах и разработке методик прогнозирования примесного состава конкретных природных и техногенных образцов простых и сложных веществ. Работа коллектива базируется на взаимодействии с учёными различных научно- исследовательских коллективов. Научные связи развиты на уровне ближнего Зарубежья.
Исследования проводят: д.х.н., профессор Степанов В.М., студенты и аспиранты химического факультета ННГУ.
Литература:
- Степанов В.М. Колесников А.Н. Статистические закономерности распространенности элементов в объектах окружающей среды. // Докл. РАН. 2001. Т. 370. № 4. С.511.
- Степанов В.М. Супрунова И.А. Статистическая феноменология элементного состава объектов окружающей среды. // Неорганические материалы. 2004. Т. 40. № 2. С. 1 - 4.
- Степанов В.М. Супрунова И.А. Формирование состава природных объектов. // Докл. РАН. 2004. Т. 394. № 3. С.1 - 3.
Получение и исследование свойств высокочистых иодидов:
Направление и цели исследований: Развитие современной техники предъявляет все более высокие требования к примесному составу веществ и материалов. Важнейшим источником высокочистых веществ являются летучие соединения элементов. Эти соединения обладают молекулярной кристаллической решеткой, отличаются низкими температурами плавления и кипения, заметным давлением пара при обычных и умеренно повышенных температурах, хорошей растворимостью. Для глубокой очистки таких веществ разработаны многоступенчатые методы очистки (ректификация, противоточная кристаллизация, сублимация). Летучие вещества, полученные в высокочистом состоянии, могут быть не только конечным товарным продуктом, но и использоваться для получения высокочистых нелетучих веществ. Химическим превращением высокочистых летучих веществ пользуются для получения нелетучих тугоплавких материалов, например, простых веществ и оксидов.
Исследования в области высокочистых веществ и материалов отражают традиционную тематику научных работ, проводимых сотрудниками кафедры неорганической химии в последние десятилетия. До настоящего времени основное внимание уделялось получению и исследованию свойств высокочистых гидридов, фторидов, хлоридов, металлорганических соединений и металлокомплексов.
В последние годы проводятся исследования в области получения и исследования свойств высокочистых летучих иодидов. К настоящему времени получены и изучаются иодиды теллура и кремния, которые в дальнейшем предполагается применить для получения высокочистых оксидных стекол. На ближайшую перспективу намечены работы по получению в высокочистом состоянии иодидов фосфора, германия и алюминия.
Летучие иодиды отличаются меньшей термической устойчивостью по сравнению с другими галогенидами, способностью разлагаться с образованием низших иодидов, образовывать несколько кристаллических модификаций. К настоящему времени свойства иодидов изучены недостаточно, и поэтому предполагается исследовать их поведение при нагревании, в частности, изучить состав твердых продуктов термического разложения, состав паров, кинетику испарения в вакуум. Это позволит подробнее охарактеризовать синтезируемые нами продукты с точки зрения их дальнейшего применения для получения высокочистых оксидных стекол методом химического осаждения из паровой фазы.
Большое внимание в коллективе уделяется доведению работ до конечного результата, которым является получение вещества требуемой чистоты, разработка и практическая реализация технологических схем синтеза конечных и промежуточных продуктов, реализующих принципы цикличности, экономии реагентов и утилизации побочных продуктов. Творческий потенциал коллектива позволяет генерировать и воплощать в реальности изящные принципиальные схемы синтеза.
Научная работа по получению высокочистых летучих соединений проводится совместно с Институтом химии высокочистых веществ РАН (г. Нижний Новгород) и поддерживается материально.
Исследования проводят: к.х.н., доцент Сибиркин А.А., студенты химического факультета ННГУ.
Синтез и исследование физико-химических свойств оптичесих стекол
Направление и цели исследований: синтез и исследование физико-химических свойств оптических стекол: фторидных (на основе ZrF4), теллуритных (на основе TeO2) и оксогалогенидных. Все перечисленные стекла получаются с целью оптимизации и обнаружения в них ряда важных и, подчас, уникальных свойств: люминесценции в УФ, видимой и ИК областях, визуализация ИК-излучения, лазерная генерация и усиление передаваемого сигнала по волоконно-оптическим линиям связи, комбинационного рассеяния (КР), эффекта Фарадея, преобразования лазерного излучения по частоте и др.
Успеху нашей работы способствует плодотворное сотрудничество кафедры неорганической химии с признанными лидерами в своих научных областях. Это - институт химии высокочистых веществ ИХВВ РАН (чл. корр. РАН Чурбанов М. Ф.), научный центр волоконной оптики НЦВО РАН (академик РАН Дианов Е.М.), кафедра квантовой радиофизики ННГУ (чл. корр. РАН Андронов А.А.), Нижегородский исследовательский физико-технический институт НИФТИ (д.ф.-м.н. Горшков О.Н.).
Научные достижения: можно назвать повышение эффективности люминесценции Er3+ на переходе 1.54 мкм за счет впервые предложенного нами тройного легирования фторидного стекла РЗЭ (Уr3+, Tb3+, Eu3+)1, 2 и синтез нескольких теллуритных стекол с интенсивным комбинационным рассеяньем3.
Наиболее перспективные ближайшие исследования - изучение люминесценции ионов РЗЭ в области 2.5 -5.0 мкм и создание широкополосных волоконных усилителей на эффекте КР.
Исследования проводят: к.х.н., доцент Гришин И.А., студенты химического, физического факультета ННГУ.
Литература:
- Андронов А. А., Гришин И. А., Морозов О. С., Савикин А. П. // Оптика и спектроскопия. 2003. Т. 94. № 4. С. 556-560.
- Plotnichenko V. G., Sokolov V. O., Koltashev V. V., Dianov E. M., Grishin I. A., Churbanov M. F. // Optics Lett. 2005. Т. 30. № 10. С. 1156-1158.
Получение высокочистого моносилана
Направление и цели исследований: получение высокочистого гидрида кремния SiH4 (моносилана), в том числе изотопнообогащённых гидридов кремния: 28SiH4, 29SiH4, 30SiH4.
Высокочистый моносилан является одним из основных веществ для получения полупроводникового кремния. Для полупроводниковой промышленности требуется кремний с определённой степенью чистоты и совершенной кристаллической структурой. Соответствие этим требованиям достигается применением эффективных методов очистки (ректификация) и выращиванием монокристаллов кремния из его расплава. Особый интерес вызывают индивидуальные изотопы кремния: 28Si, 29Si и 30Si, что обусловлено наличием у них ряда уникальных свойств.
В последние годы в Институте химии высокочистых веществ Российской Академии наук в рамках международного проекта "Авогадро", целью которого является уточнение числа Авогадро, проводится работа по получению высокочистого кремния-28. Она включает нескольких стадий: синтез 28SiH4 по реакции 28SiF4 c CaH2, глубокая очистка и термическое разложение 28SiH4. Прводимые исследования посвящены повышению степени превращения реагентов, применяемых для синтеза 28SiH4 и снижению содержания примесей в гидриде кремния-28. Конкретными научными задачами являются изучение влияния примесей в гидриде кальция (оксид кальция, углерод) на выход и степень чистоты синтезируемого силана; снижение содержания примесного углерода в СаН2 путём вымывания водородом; изучение влияния температуры, давления, механической активации, дисперсности и удельной поверхности гидрида кальция на его степень превращения.
Коллектив сотрудничает с Институтом химии высокочистых веществ Российской Академии наук, в котором возможно овладение навыками, научно-исследовательская работа, дальнейшее обучение в аспирантуре и трудоустройство студентов.
Исследования проводят: к.х.н., ст. преподаватель Трошин О.Ю., студенты химического факультета.
Литература:
- Буланов А.Д., Балабанов В.В., Пряхин Д.А., Трошин О.Ю. Получение и глубокая очистка SiF4 и 28SiH4. // Неорганические материалы. 2002. Т. 38. № 3. С. 356-361.
- Девятых Г.Г., Дианов Е.М., Буланов А.Д., Трошин О.Ю., Балабанов В.В., Пряхин Д.А. Получение высокочистого моноизотопного силана: 28SiH4, 29SiH4, 30SiH4. // Доклады Академии наук. 2003. Т. 391. № 5. С. 368-369.
- Буланов А.Д., Трошин О.Ю., Балабанов В.В. Синтез высокочистого гидрида кальция. // Журнал прикладной химии. 2004. Т.77. № 6. С. 887-889.
Учебная работа
Основные направления работы кафедры и института -
- Разработка физико-химических основ и методов получения высокочистых веществ
- Теория глубокой очистки веществ
- Разработка особо чувствительных методов анализа высокочистых веществ
- Получение высокочистых веществ и исследование их свойств
- Получение высокочистых материалов для микро- и наноэлектроники, волоконной и силовой оптики, оптоэлектроники
- Получение и исследование свойств высокочистых моноизотопных веществ.
Кафедра неорганической химии связана с Институтом химии высокочистых веществ не только единой научной тематикой, но и учебным процессом. В институте с 1984 года функционирует филиал кафедры неорганической химии, где обучаются студенты, специализирующиеся на кафедре. Обучение ведется по двум специализациям - неорганическая химия и химия высокочистых веществ. Институт химии предоставляет рабочие помещения для проведения занятий, которые ведут наиболее квалифицированные сотрудники института. В свою очередь выпускники кафедры неорганической химии составляют научное ядро ИХВВ РАН.
В 1991 -2003 г.г. кафедрой заведовал профессор Ю.Е.Еллиев. В 2004 г. кафедру возглавил М.Ф.Чурбанов, д.х.н., профессор, член-корреспондент РАН, директор ИХВВ РАН, лауреат Государственной премии РФ. Область его научных интересов: химия высокочистых веществ, высокочистые оптические материалы, волоконные световоды для среднего ИК-диапазона.
|