В статье представлен систематический обзор последних достижений в области разработки полимер-матричных нанокомпозитов, содержащих волокнистые (группа сепиолита-палыгорскита) и ненабухающие (группа каолинита-серпентина) глинистые минералы, а также их модифицированные формы, получаемые с использованием поверхностных реакций с органическими и неорганическими веществами. Проведен анализ научных трендов и современного уровня исследований в этой области, с особым акцентом на влияние типов и форм рассматриваемых минеральных наполнителей на свойства нанокомпозитов для различных применений.

Ключевые слова: полимерные нанокомпозиты, глинистые минералы, каолинит, галлуазит, сепиолит, палыгорскитобеспечения гибкости производства

01.04.07 - Физика конденсированного состояния

Современное развитие техники получения рентгеновского излучения позволяет проводить детальное исследование многофотонных процессов поглощения и рассеяния рентгеновского фотона глубокими и субвалентными оболочками молекулярных систем в широком диапазоне энергий. Специфика решения проблемы взаимодействия рентгеновского фотона с многоатомной системой требует использования одноцентрового подхода к расчету электронных состояний молекул. Основным недостатком данного подхода является снижение точности расчета спектроскопических величин при ограниченном учете слагаемых одноцентрового разложения молекулярной орбитали. В работе проведено исследование влияния учета высших гармоник одноцентрового разложения молекулярной орбитали на расчет энергетических характеристик молекулярных систем. Выполнен анализ параметров одноцентрового разложения функций атомного лиганда в зависимости от его заряда. Определены критерии включения высших гармоник одноцентрового разложения функций атомного лиганда в молекулярную орбиталь. Расчет энергетических характеристик выполнен на примере двухатомных молекул HF,LiF и BF. Выбранная серия молекул позволяет исследовать поведение высших гармоник одноцентрового разложения молекулярной орбитали в зависимости от роста заряда атомного лиганда.

Ключевые слова: молекулярная орбиталь, одноцентровое разложение, высшие гармоники, атомный лиганд, энергия электронного состояния, двухатомная молекула

01.04.00 - Физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Исследование взаимодействия электромагнитного излучения с молекулярными системами дает большую часть информации об их структуре и свойствах. Интерпретация экспериментальных данных напрямую определяется знанием структуры энергетических уровней и ее изменением при переходе данных систем в возбужденное состояние. Ключевой задачей методов расчета молекулярных орбиталей возбужденных состояний является точное описание возникающих вакансий молекулярного остова, приводящих к радиальной релаксации электронной плотности. В работе предложен метод точного описания электронной плотности молекулярной системы вблизи ее ядер, обеспечивающий решения задачи медленной сходимости молекулярных орбиталей в одноцентровом представлении. Реализация вычислительной процедуры рассмотрена на примере двухатомной молекулы фтороводорода. Проведена оценка энергетических характеристик основного и ионизированных состояний молекулы.

Ключевые слова: одноцентровый метод, молекулярная орбиталь, возбужденное состояние, ионизированное состояние, глубокая оболочка

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе представлен обзор существующих расчетных схем и техника получения угловых частей матричных элементов операторов спектроскопических величин с обсуждением случаев сложных электронных конфигураций, содержащих неэквивалентные электроны. На примере конфигурации с четырьмя незаполненными электронными оболочками показана высокая результативность техники построения волновых функций произвольных электронных конфигураций, основанная на комбинации детерминантного подхода Слэтера и процедуры последовательного связывания орбитальных и спиновых моментов на основе коэффициентов Клебша-Гордана в приближении LS–связи.

Ключевые слова: детерминант Слейтера, коэффициент Клебши-Гордана, орбитальный угловой момент, спиновый момент, 3j-симовол, генеалогический коэффициент, LS-связь

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе представлены результаты исследований одного из наиболее распространенных представителей минералов подкласса слоистых силикатов - монтмориллонита, входящего в состав природной дисперсии бентонита Миллеровского месторождения, методами теории функционала плотности (DFT). Экспериментально исследована гигроскопическая влажность моноионных форм слоистых силикатов смектитовой группы, как наиболее активной составляющей, определяющей в значительной степени свойства дисперсии в целом. Установлена корреляция значений гигроскопичности и теоретических значений межпакетных расстояний в исследованных минералах, полученных при расчете полных энергий с оптимизацией их кристаллической структуры.

Ключевые слова: слоистые силикаты, обменные катионы, теория функционала плотности, гигроскопичность, монтмориллонит

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе представлены результаты теоретического исследования поведения молекул полярного апротонного растворителя диметилсульфоксида на базальных поверхностях и в межпакетном пространстве каолинита. Изучены спектральные и энергетические закономерности процесса образования химической связи в указанных случаях. Интеркаляция молекул ДМСО в межпакетное пространство каолинита приводит к смещению валентных колебаний Si-O в высокочастотную область и подавлению колебаний гидроксильных групп гиббситого слоя, что указывает на возникновение сильной водородной связи между молекулами полярного апротонного растворителя с гидроксильной и силоксановой поверхностями каолинита. Показано, что сорбция молекул ДМСО снижает поверхностную энергию каолинита обеспечивая его органофильность.

Ключевые слова: слоистые алюмосиликаты, диметилсульфоксид, теория функционала плотности, интеркаляция, гидроксильная поверхность, силоксановая поверхность, каолинит

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Работа посвящена исследованию возможности взаимодействия акриламида с алифатическими ди-, три-, тетра- и пентааминами и предполагаемых структурам получаемых соединений с исполь-зованием квантовохимического ab initio моделиро-вания. Определены термодинамические параметры и логарифмы констант равновесия данных взаимо-действий. Сформулированы условия, которые необ-ходимо соблюдать при разработке технологии полу-чения данных соединений и показано, что реакция их синтеза с высокой вероятностью при соотно-шении реагентов акриламид – амин равным 2:1 должна проходить в сравнительно мягких условиях. 

Ключевые слова: Акриламид, алифатические амины, этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетраамин, тетраэти-ленпентаамин, свободная энергия Гиббса, изобарно-изотермический потенциал, константа равновесия

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной работе рассмотрен метод определения положения контактного провода электрифицированных железных дорог с применением СВЧ радиолокации. Метод основан на использовании триангуляционной системы из двух георадаров и позволяет определять зигзаг контактного провода и высоту от головки рельса. Преимуществами предлагаемого метода являются всепогодность, возможность непрерывного контроля положения контактного провода в плане и профиле с возможностью автоматизации процесса обработки и сигнализации отклонений. 

Ключевые слова: контактная сеть, положение контактного провода, георадар, автоматизированный контроль

05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Данная работа посвящена исследованию атомной и электронной структуры образцов каолинита (Глуховецкое месторождение) и монтмориллонита (Миллеровское месторождение) методом теории функционала плотности. Проведен анализ применимости существующих обменно-корреляционных потенциалов в приближении локальной плотности (LDA) и обобщенном градиентном приближении (GGA) для адекватного описания физических свойств слоистых алюмосиликатов .Проведено экспериментальное и теоретическое исследование ИК-спектров минералов, а также идентификация наиболее интенсивных полос поглощения, выполненным в приближении ТФП с использованием обменно-корреляционного потенциала PW91. Проведен анализ зонной структуры указанный минералов, который показал, что данные соединения являются прямозонными диэлектриками.

Ключевые слова: ТФП, глины, глинистые минералы, слоистые силикаты, атомная и электронная структура, кристаллические системы, ИК-спектр, зонная струкутра, электронная плотность

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Данная работа посвящена комплексному исследованию состава и структурных особенностей породообразующих минералов бентонитовых глин Миллеровского месторождения. Произведен качественный и количественный анализ образцов глинистой фракции методами рентгеновской дифракции, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и термического анализа. Морфологические и микростуктурные особенности минералов исследованы методом сканирующей электронной микроскопии. Показана применимость метода прямого теоретического расчета дифрактограмм для определения кристаллохимических параметров исследуемых минералов. Полученные результаты направлены на объяснение ряда физических и химических свойств слоистых алюмосиликатов.

Ключевые слова: глины, глинистые минералы, слоистые силикаты, рентгеновская дифракция, кристаллические системы

05.17.01 - Технология неорганических веществ

Работа посвящена разработке подхода к решению задачи идентификации структуры слоистых минералов каолинитовой группы методом Ритвельда. Проведены расчеты интенсивности дифрагированного рентгеновского излучения для образцов коалинита, полученных из разных месторождений. Качественное согласие результатов расчета и эксперимента позволило решить задачу идентификации элементарной ячейки каолинита Глуховецкого месторождения. Полученные в работе результаты указывают на возможность идентификации особенностей кристаллической структуры слоистых минералов на основе прямого расчета дифрактограмм.

Ключевые слова: слоистые минералы, кристаллическая структура, коалинитовая группа, дифрактограмма, рентгеновское излучение, функция Войта, фазовый состав, элементарная ячейка

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Сведения об авторах выпуска №4 ч.2 (2012)

Ключевые слова: авторы