Институт неорганической химии им. А.В. Николаева
Сибирское отделение РАН

360090 Новосибирск,
Тел.: (3832) 344490; (3832) 342527
Факс: (3832) 344489
E-mail: fk@che.nsk.su
matizen@casper.che.nsk.su
www.che.nsk.su

Институт неорганической химии СО РАН ведет систематические фундаментальные исследования в области сверхпроводимости с 1968 года. Исследования охватывают области синтеза, характеризации, измерения термохимических и физических свойств низкотемпературных образцов и ВТСП, теоретические исследования, а также исследования сверхпроводящих свойств углеродных наноструктур.

Характеризация образцов проводится в соответствующих лабораториях Института. В работах по сверхпроводимости частично или полностью участвуют 40 человек. В работах принимают участие сотрудники и студенты кафедры физики низких температур Новосибирского государственного университета, для которой Институт неорганической химии является базой для обучения.

Институт располагает

  • методами и установками для синтеза сверхпроводников и исследования их спектров,
  • рентгеновскими аппаратами для установления структуры образцов,
  • калориметрами для изучения термохимических и тепловых свойств,
  • магнитами до 17 Тесла,
  • сквид–магнитометрами,
  • другой необходимой измерительной аппаратурой в области от 2 К до 2000 К. ,/p>

Институт владеет также необходимой вычислительной техникой и программами дли исследования сверхпроводников. Хладоагенты закупаются, в частности, жидкий гелий приобретается на криогенной станции СО РАН. Общая площадь, на которой развернуты работы по сверхпроводимости, составляет 10 модулей общей площадью 240 м2.

ВЕДУЩИЕ СПЕЦИАЛИСТЫ

Лаборатория эпитаксиальных слоев

Кравченко Валентин Семенович, к.х.н.,                 Тел.: (3832) 39-11-44
ведущий научный сотрудник                                    e-mail: krav@che.nsk.su

Лаборатория химии сверхпроводников

Федоров Владимир Ефимович, д.х.н.,                     Тел.: (3832) 34 42 53
профессор, заведующий лабораторией                    e-mail: fed@che.nsk.su

Козеева Людмила Павловна, к.х.н.,                         Тел.: (3832) 34 42 53
старший научный сотрудник                                     e-mail: kozeeva@che.nsk.su

Лаборатория термодинамики неорганических материалов

Мацкевич Ната Ивановна, д.х.н., с.н.с.,                  Тел.: (3832) 34 14 43
ведущий научный сотрудник                                    e-mail: matskevich@casper.che.nsk.su

Лаборатория физхимии конденсированных сред

Пауков Игорь Елисеевич, д.х.н.,                                Тел.: (3832) 34 25 26
профессор, главный научный сотрудник                  e-mail: paukov@casper.che.nsk.su

Амитин Евгений Борисович, д.ф.-м.н., с.н.с.,         Тел.: (3832) 34 25 26
ведущий научный сотрудник                                     e-mail: amitin@casper.che.nsk.su

Лаборатория физики низких температур

Мартынец Виктор Гаврилович, д.ф.-м.н.,                 Тел.: (3832) 342527
старший научный сотрудник,                                     e-mail: mart@casper.che.nsk.su
заведующий лабораторией                              

Матизен Эдуард Викторович, д.ф.-м.н.,                     Тел.: (3832) 342527
профессор, главный научный сотрудник                   e-mail: matizen@casper.che.nsk.su

Боярский Леонид Александрович, д.ф.-м.н.,              Тел.: (3832) 344525
доцент, ведущий научный сотрудник                         e-mail: Boy@casper.che.nsk.su

Романенко Анатолий Иванович, д.ф-м.н., доцент,     Тел.: (3832) 342531
ведущий научный сотрудник                                         e-mail: romanenk@сasper.che.nsk.su

Боголюбов Никита Александрович, к.ф-м.н.,             Тел.: (3832) 342527
старший научный сотрудник                                        e-mail: mart@casper.che.nsk.su

Лаборатория статистической термодинамики конденсированных фаз

Белослудов Владимир Романович, д.ф.-м.н.             Тел.: (3832) 34-30-57
старший научный сотрудник,                                     e-mail: bel@casper.che.nsk.su
заведующий лабораторией

КООПЕРАЦИИ

ИНХ СО РАН МТЦ
(Новосибирск)
Исследование псевдощелевых явлений в купратных ВТСП
ИФТТ РАН
(Черноголовка)
Магнитные исследования джозефсоновских решеток
ИФ СО РАН
(Красноярск)
Получение и исследования лантан содержащих и висмутсодержащих ВТСП
МИФИ
(Москва)
Исследования структурных особенностей монокристаллов ВТСП
Институт физики твердого тела, Университет
(Карлсруе Германия)
Исследование монокристаллов ВТСП (термохимия, критические параметры, структура)
Институт физики Китайской академии наук
(Пекин, КНР)
Выращивание монокристаллов ВТСП
Исследование сверхпроводящих свойств углеродных наноструктур и оксидных ВТСП

        ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И
ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА

Годы приобретения

Наименования

1968 – 2000 гг. Калориметры (теплоемкость, теплоты смещения и растворения)
(уникальная разработка ИНХ СО РАН).
  • Область температур 4.2 –1000 К
  • Погрешности до 0.01%
1978 – 2001 гг. Сквид-магнитометр
(уникальная, разработка ИНХ СО РАН).
  • Область температур 2 –100 К.
  • Поля 0 – 200 Э.
  • Чувствительность по магнитному моменту 10-10 А/м2
  • Особенность: позволяет получать непосредственно кривые намагничивания
1999 –2001 гг. Ростовая установка для высокотемпературного выращивания монокристаллов методом спонтанной кристаллизации
(уникальная разработка ИНХ СО РАН).
  • Температура 1480 К
1990 г. Сверхпроводящий магнит
(фирма “Оксфорд Инструментс”).
  • Максимальное поле до 17 Т.
  • Автоматизированные измерения гальваномагнитных эффектов при Т=4.2–300 К
1968 – 2001 гг. Установки для исследования магнитных, электрических и гальваномагнитных свойств, а также релаксационных явлений в ВТСП
(разработаны в ИНХ)
  • Температура T = 2 – 800 К
  • Поле H = 0 – 17 T
  • Чувствительность по напряжению до 0.01 мкВ
1992 г. Установка для бесконтактного измерения критического тока сверхпроводников
(разработана в ИНХ)
  • Значения критического тока от 10 мкА до 50 А
  • Т=4,2–300 К

РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 5 ЛЕТ

Авторы - Л.П. Козеева, М.Ю. Каменева, А.Н. Лавров, В.Е. Федоров
Изучены закономерности роста фазы 123Tm из нестехиометрического расплава в системе Tm-Ba-Cu-O. Обнаружены дендритные формы, открытые ветви которых росли по нормальному механизму вдоль направлений <100> или <010> и являются совершенными кристаллами (размерами 50х1200х600 мкм3). Эти вискеро-подобные кристаллы представляют чрезвычайный интерес для изучения анизотропии электросопротивления, поскольку обладают подходящим габитусом (размер кристалла вдоль оси с сравним с размерами в ab--плоскости) и не содержат дефектов типа винтовых дислокаций, свойственных пластинчатым

1) A.N.Lavrov, M.Yu.Kameneva, L.P.Kozeeva. Normal-state resistivity anisotropy in underdoped RBa2Cu3O6+x crystals, Phys. Rev. Lett, 1998, 81(25), pp 5636-5640.

2) Л.П.Козеева, М.Ю.Каменева, А.Н.Лавров, Э.В.Сокол Выращивания, морфологический анализ, сверхпроводящие свойства монокристаллов LnBa2Cu3O7-х (Ln =Tm, Lu), Неорг. материалы, 1998, 34, вып.9. с. 1-9

3) M.Yu. Kameneva, L.P. Kozeeva, A.N. Lavrov, E.V. Sokol, V. E. Fedorov, Dendritic growth of TmBa2Cu3O6+x single crystals. J.Cryst.Growth, 2001, 231, pp.171-178.

Авторы - Л.П. Козеева, М.Ю. Каменева, В.Е. Федоров
Изучены процессы фазообразования в системе Lu - Ba – Cu – O. Выявлена специфика образования 123-Lu фазы: очень узкий температурный интервал (880-890 С), осуществление массопереноса главным образом через жидкую фазу, разложение 123-Lu фазы при длительном отжиге образца при температуре синтеза. Получены керамики с содержанием фазы 123-Lu ~ 70 % (по литературным данным выход 123-Lu при твердофазном синтезе составлял следовые количества). В условиях спонтанной кристаллизации из нестехиометрического расплава системы Lu-Ba-Cu-O выращены совершенные кристаллы 123-Lu c размереми 5х5х0.2 мм3, имеющие высокую температуру (Тс=90-92 K) и узкую ширину (0.2-0.5 K) перехода в сверхпроводящее состояние. В условиях относительно быстрого охлаждения получены кристаллы 123-Lu в тетрагональной форме, проведено уточнение кристаллической структуры. Показано, что причины затруднений в образовании соединения 123-Lu не стерические, а кинетические.

1) Л.П.Козеева ,М.Ю.Каменева, Н.Ф.Бейзель, В.Е.Федоров « Особенности роста кристаллов LuВa2Cu3O6+х из раствора в расплаве” Неорг. материалы, 2002, 38(10), с.1-6

2) Н.В.Подберезская, Л.П. Козеева, М.Ю.Каменева, А.В.Вировец, Г.В.Романенко, Д.Ю.Наумов, Н.В.Первухина «Кристаллохимическая структура тетрагональной формы LuВa2Cu3O6+х (х=0)», ЖСХ, 2002, 43(3)

Руководитель работ - А.И. Романенко
Обнаружено влияние структурной релаксации на электрофизические свойства ВТСП и Тс. Этот эффект связан с перераспределением кислорода по вакантным позициям приводящем к изменению концентрации носителей тока. Обнаружены и исследованы квантовые поправки к магнитной восприимчивости, связанные с электрон-электронным взаимодействием. Определена константа электрон-электронного взаимодействия в многослойных углеродных нанотрубах

1) Romanenko A.I. Influence of the heat treatments, changing of the oxygen contents, and quenching of high temperature metastable states to normal and superconducting properties of HTSC. Northeast Asian Study Series, 1999, 4, p. 45-53.

2) A.I. Romanenko, L.P. Kozeeva, Cheng DONG, Fang ZHOU, Fei WU, O.B. Anikeeva, A.V. Kazantsev, V.S. Kravchenko, E.V. Uskov, N.F. Zakharchuk, I.N. Kuropyatnik. Effect of oxygen redistribution in Bi-based high-Tc superconductors on their normal and superconducting properties. Physica C, 2000, 337, p. 327—330.

3) A.I. Romanenko, A.V. Okotrub, O.B. Anikeeva, L.G. Bulusheva, N.F. Yudanov, C. Dong, Y. Ni. Electron-electron interaction in multiwall carbon nanotubes. Solid State Comm., 2002, 121, pp. 149-153.

Руководитель работ - Е.Б. Амитин
1. Проведены исследования явлений масштабирования на монокристаллических образцах тулиевых и итриевых 123 купратов.

  1. Е.Б. Амитин, В.Я. Диковский, А.Н. Лавров, А.П. Шелковников. Скейлинг в ab-сопротивлении монокристалла TmBaCuO в нормальном состоянии. Письма в ЖЭТФ, 1997, 66, с. 699-703.
  2. E.B.Amitin, V.Ya. Dikovsky, A.N.Lavrov, A.P.Shelkovnikov. Scailing behavior in normal state properties of underdoped TmBaCuO single crystals. Physica B, 1999, 259-261, p. 526.

2. Исследования температурных и полевых зависимостей магнетосопротивления недодопированных тулиевых купратов показали наличие двух компонент – изотропной и анизотропной. Первая связана с эффектами локализации, а вторая с переориентацией антиферромагнитных доменов

  1. Е.Б.Амитин, А.Г.Блинов, Л.А.Боярский, В.Я.Диковский, К.Р.Жданов, М.Ю.Каменева, Л.П. Козеева. А.П.Шелковников. Магнетосопротивление слабодопированных кристаллов TmBa2Cu3Ox. Переориентация антиферромагнитной структуры в магнитном поле. Письма в ЖЭТФ, 1999, 70, с. 350.
  2. Амитин Е.Б., Блинов А.Г., Боярский Л.А. Диковский В.Я.,Жданов К.Р., Каменева М.Ю,Козеева Л.П. Полевые и температурные зависимости магнитосопротивления слабодопированных монокристаллов 123 купратов в магнитоупорядоченной фазе. Электронный журнал “Исследовано в России”, 2000, 96, с. 1318–1325 http://zhurnal.ape.relarn./articles/2000/096.pdf.
  3. M.Yu. Kameneva, L.P.Kozeeva, A.N.Lavrov, E.V.Sokol, V.E. Fedorov. Dendritic growth of TmBa2Cu3O6+x single crystals. Journal of Crystal Growth, 2001, 231, p. 171-178
  4. E.B.Amitin, A.G.Blinov, L.A.Boyarsky, K.R.Zhdanov, V.Ya.Dikovsky, M.Yu.Kameneva, L.P.Kozeeva, Magnetoresistance of TmBCO single crystals in antiferromagnetic state. The Physics of Metals and Metallography. 2002. 93, Suppl. 1. р. S133-S.136.

3. Проведены прецизионные исследования температурных зависимостей теплоемкости в недодопированных образцах тулиевых купратов. Было показано, что на границе перехода в псевдощелевую фазу в недодопированных купратах имеет место аномалия в термодинамических характеристиках в 123 купратных системах.

  1. Е.Б.Амитин, А.Г.Блинов, К.Р.Жданов, М.Ю.Каменева, Л.П.Козеева, Ю.А.Ковалевская, И.Е.Пауков. Теплоемкость купратов в области псевдощелевого состояния. Исследовано в России, 2001, 117, c. 1259-1266 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/0117.pdf

Руководитель работ - В.Р. Белослудов
1. На атомном уровне проведено модельное описание продольной диэлектрической постоянной для YBa2Cu3O7 и Tl2CaBa2Cu2O8 и показано, что она является отрицательной в широкой области вблизи границы зоны Бриллюэна.

  1. В. П. Шпаков, С. Л. Касьянов, В. Р. Белослудов Диэлектрическая проницаемость в рамках комбинированной модели. СФХТ, 1994, 7(8)-9, 1336.
  2. S.L. Kasyanov, V.P. Shpakov, V.R. Belosludov. Modeling of dielectric function of YBa2Cu3O7 and Tl2CaBa2Cu2O8 with lattice dynamics approach. High Temperature Superconductivity: New Materials and Properties. Joint Symposium of SB RAS and the CNEAS TU. Tohoku University. Northeast Asian Study, 1999, Series 4, p. 55-63

2. Для понимания механизм электронного спаривания в ВТСП проведено исследование эффекта Яна-Теллера в C60 и МхC60 кристаллах.

  1. V. R. Belosludov, T. M. Inerbaev, R. V. Belosdov, Y.Kawazoe. Polaron in one dimensional C60 crystal. Phys. Rev. B, 2003, accepted for publication.
  2. А.А. Ремова. Спин-орбитальное взаимодействие и динамический эффект Яна-Теллера в системе С60. ЖЭТФ, 1999, 116, с. 194-203
  3. V.A.Levashov, A. A. Remova, V. R. Belosludov, Linear Chain of Fullerenes under Pressure, 1998, Mol. Mat., 10, 197-200
  4. В.А.Левашев, А.А.Ремова, В.Р. Белослудов. Электронная структура линейных цепочек фуллеренов. Письма ЖЭТФ, 1997, 65, вып.8, 647-650.
  5. V. A. Levashov, A. A. Remova, V. R. Belosludov. Polarons in linear chains of fullerenes. Письма в ЖЭТФ, 1996, 64, 521-525
  6. A. A. Remova, V. A. Levashov, V. P. Shpakov, U-H. Paek, V. R. Belosludov. Cooperative Jahn-Teller effect and the band structures of КxC60 crystals. 1997, Synthetic Metals, 86, 2391-2392
  7. A. A. Remova, V. P. Shpakov, U-H. Paek, V. R. Belosludov. Band reconstruction of КxC60 caused by the cooperative Jahn-Teller effect. Phys. Rev. B, 1995, 52, 13715 –13717

3. Для лантановых купратов построена фазовая диаграмма температура – концентрация дырок, которая обнаруживает область фазового расслоения и обладает критической точкой.

  • N.A. Nemov, V.R. Belosludov. Phase Diagram and Phase Separation of Cuprate Oxides in Decorated Ising model. Physica C, 1998, 308, p. 55-59

Руководитель работ - В.С. Кравченко
Изучено влияние сверхстехиометрических количеств Ca,Sr,Cu,Pb и их комбинаций Са+Cu, Са+Pb, Sr+Cu в образцах на фазообразование, микроструктуру и транспортные свойства (Bi,Pb)2223 керамики. Показано, что Са и Sr играют разные роли в формировании микроструктуры и транспортных свойств Bi-ВТСП. Заметному повышению критического тока (Bi,Pb)2223 способствует оптимальный избыток эквимолярных количеств Са+Cu. Показано, что решающим фактором в улучшении транспортных свойств в данном случае является образование укрупненных гранул сверхпроводящей фазы с развитой сетью джозефсоновских контактов. На основе полученных результатов предложен реакционный механизм образования фазы 2223, объединяющий идею диспропорционирования фазы 2212 (перитектический распад) и дана концепция участия в формировании 2223 микроколичеств жидкой фазы в виде Bi2Sr2-хСахCuО6.

  • В.С. Кравченко, М.А. Журавлева, Е.М. Усков, П.П. Безверхий, Н.А. Боголюбов, О.Г. Потапова, Л.Л. Макаршин. Влияние избытка Ca, Cu и Ca, Pb на сверхпроводящие и электрофизические свойства висмутовых керамик. Неорганические материалы, 1998, 34, с. 1274-1280

Руководитель работ - Э.В. Матизен
1. Предложена модель релаксации магнитного потока в кольце ВТСП под действием постоянных и переменных магнитных полей, согласующаяся с собственными и другими экспериментальными работами. Обнаружено прекращение релаксации, когда в кольце создается инверсионное распределение вихрей.

  • E.V. Matizen, P.P Bezverkhy, V.G. Martynets, S.M. Ishikaev. Thermoactivated flux creep in HTSC-rings in applied low-frequency magnetic field. Phys. Rev. B, 1999, 59, p. 9649-9654

2. В джозефсоновских SIS - сетках обнаружены лавины магнитного потока, входящие и выходящие из сетки при ее намагничивании. Лавины содержат до сотни квантов потока и подчиняются законам самоорганизованной критичности. Пока не вполне ясно, с чем связано обнаруженное явление, имитирующее такие природные явления как землетрясения, сходы горных лавин и др

  • С.М. Ишикаев, Э.В. Матизен, В.В. Рязанов, В.А. Обознов, А.В. Веретенников. Магнитные свойства двумерных джозефсоновских сеток. Самоорганизованная критичность в динамике магнитного потока. Письма в ЖЭТФ, 2000, 72, с. 39-44

3. В джозефсоновских SNS – сетках обнаружена существенная асимметрия кривой намагничивания, при которой на восходящей ветви гистерезиса обнаруживаются регулярные пики, а на нисходящей ветви такие пики отсутствуют. В SNS – сетках в отличие от SIS – сеток не обнаруживается самоорганизованная критичность. В рамках существующей теории джозефсоновских сеток эти явления пока не могут найти объяснения

  • С.М. Ишикаев, Э.В. Матизен, В.В. Рязанов, В.А. Обознов. Магнитные свойства двумерных джозефсоновских сеток c SNS- переходами. Письма в ЖЭТФ, 2002, 76, с. 194–198

Автор - Н.А. Боголюбов
Показано, что критический ток в керамических ВТСП подчиняется законам подобия.

  • Н.А. Боголюбов. Скейлинг критического тока гранулярных ВТСП. ФНТ, 1997, 23, с.808-815
  • Н.А. Боголюбов. ‘Транспортный критический ток гранулярных высокотемпературных сверхпроводников”. ФНТ, 1999, 25, с. 1243-1250

Руководитель работ - В.В. Волков 
Обнаружены признаки высокотемпературной сверхпроводимости (Tc =110 K) в диффузных слоях боридов с переменным составом TiBx по глубине слоя, созданного на поверхности образцов металлического титана

  • В.В. Волков, К.Г. Мякишев, П.П. Безверхий, В.Г. Мартынец, Э.В. Матизен. "Признаки сверхпроводимости при 110 К на включениях фаз боридов TiBk в титановой матрице". Письма в ЖЭТФ, 2002, 75, с. 684-688

Руководитель работ - Н.И. Мацкевич
Получены термохимические данные фаз в системе Sm(Nd)-Ba-Cu-O, на основе которых предложены способы синтеза образцов с улучшенными транспортными свойствами.

  1. Н.И. Мацкевич, В.Н. Наумов, Е.А. Трофименко, Ю.Д. Третьяков, K.W Dennis. Оптимизация безрастворной технологии высокотемпературных сверхпроводников. Химия в интересах устойчивого развития. 2001, 9, с. 567–573
  2. Н.И. Мацкевич, А.А. Титов, Т.Л. Попова, В.Н. Наумов, В.В. Ногтева, Г.И. Фролова, Р.В. Мак-Каллум. Термодинамические характеристики NdBa2Cu3O7-х. ЖФХ. 2001, 75, с. 199–203

РАЗРАБОТКИ, ИМЕЮЩИЕ ПРИКЛАДНОЙ ПОТЕНЦИАЛ

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Разработаны методики и получены кристаллы (для научных целей) на действующей установке

Дендритные формы Tm-Ba-Cu-O вдоль направлений <100> или <010> в виде совершенных кристаллов.
        Размер кристаллов 50х1200х600 мкм3

Совершенные кристаллы 123Lu (для научных целей).
        Размер кристаллов 5х5х0.2 мм3
        Температура сверхпроводящего перехода Тс=90-92 K
        Ширина перехода 0.2-0.5 K

Керамические образцы ВТСП