Оренбургский государственный университет

1.4. Наноструктура, динамика и методы исследования неорганических и органических материалов и сред

Основатели и руководители научного направления:

• Бердинский Виталий Львович, доктор физико-математических наук;
• Каныгина Ольга Николаевна, доктор физико-математических наук, профессор.

Основные направления подготовки:

• бакалавриат: 03.03.02 Физика наноматериалов;
• магистратура: 03.04.02 Биохимическая и медицинская физика;
• подготовка кадров высшей квалификации: 03.06.01 Физика и астрономия.

Основные направления исследований:

• динамика процессов структурообразования в неорганических неметаллических средах в градиентных полях;
• теплофизика физико-химических процессов в алюмосиликатных материалах;
• получение и исследование наноразмерных материалов на основе анодного оксида алюминия;
• высокоинформативный анализ структурных откликов дисперсных и наноструктурированных многомасштабных систем на основе комплекса физико-математических методов;
• влияние спиновых эффектов на динамику физико-химических процессов в неорганических и органических материалах.

Основные научные результаты:

Полученные членами коллектива результаты являются научными основами перспективных СВЧ-технологий природных материалов.

• Разработан способ получения гетита, гидроксида железа (α-FeOOH), являющегося эффективным адсорбентом мышьяка и его соединений. После адсорбции гетитом часть арсенитов окисляется в менее токсичные соединения- арсенаты. Способ включает обработку кристаллогидрата хлорида железа (III) в СВЧ-поле в воздушной среде. Конечный продукт не содержит примесей, поскольку в процессе получения гетита не используются прекурсоры; процесс получения является одностадийным; время, необходимое для получения маггемита, составляет 3-4 минуты, т. е. в десятки раз меньше времени получения и очистки маггемита по традиционным технологиям. По результатам исследования получен патент.
• Скорректирована структурная формула обогащенного каолинита Коскольского месторождения Оренбургской области с помощью комплекса экспериментальных исследований. Тем самым аттестовано вещество, используемое в качестве сырья для керамической промышленности. Установлено, что спектроскопические методы позволяют проанализировать тонкие структурные параметры, в частности, степень кристалличности, тип вхождения ионов железа. Прослежен процесс метакаолинизации в результате дегидратации каолинита методами ИК, КР, ЭПР-спектроскопии и ДТА.
• Методом электронного парамагнитного резонанса зарегистрированы структурные перестройки кристаллических ячеек, содержащие примесные парамагнитные ионы Fe³⁺ и Mn²⁺ в субмикронных частицах клинохлора и монтмориллонита, сопровождающиеся смещениями и изменениями химических связей этих ионов. Показано, что при нагреве микрочастиц до 1200 К примесные парамагнитные ионы переходных металлов не выходят за пределы кристаллических ячеек.
• Исследована спиновая динамика высокоспиновых парамагнитных ионов в импульсных высокочастотных полях и описаны реализации элементарных операций квантовых вычислений. Определены необходимые условия подавления спонтанных излучательных переходов за счет деструктивной внутриатомной интерференции.

Персональный состав коллектива:

1. Бердинский Виталий Львович, д-р физ.-мат. наук, зав. кафедрой БФФКС
2. Каныгина Ольга Николаевна, д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры ФиМПФ
3. Анисина Инга Николаевна, доцент кафедры ФиМПФ
4. Арифуллин Марсель Равшанович, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры БФФКС
5. Каепкулова Элина Ильгизовна, ведущий инженер кафедры ФиМПФ
6. Кушнарева Ольга Павловна, ст. преподаватель, ХБФ, кафедра химии
7. Макаров Валерий Николаевич, ведущий инженер кафедры ФиМПФ
8. Савинов Владислав Вячеславович, аспирант ХБФ, кафедра химии
9. Садыков Александр Равильевич, студент ФизФ, кафедра БФФКС
10. Сокабаева Сания Серикбаевна, ведущий инженер кафедры БФФКС
11. Филяк Марина Михайловна, канд. техн. наук, доцент кафедры ПЭиИИТ
12. Четверикова Анна Геннадьевна, канд. физ.-мат. наук, зав. кафедрой ФиМПФ
13. Четверикова Дарья Константиновна, студент кафедры химии
14. Юдин Александр, аспирант ХБФ, кафедра химии

Основные данные о деятельности за период с 2017 по 2022 г.:

Защиты диссертаций членами коллектива и под руководством членов коллектива

Макаров Валерий Николаевич. Описание структурных превращений в оксидах железа и алюмосиликатах, составляющих природные глинистые минералы, на основе энергетического подхода. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 1.3.08 «Физика конденсированного состояния». Защита 22 апреля 2022 г. Тверь. ТвГУ, 24.2.411.03. Научный руководитель: Каныгина О.Н.

Основные научные проекты коллектива

1. Физико-химические принципы процессов СВЧ-консолидации каолинитов (грант РФФИ и правительства Оренбургской области № 19-43-560001р_а, руководитель Четверикова А.Г., 2019).
2. Реализация элементарных операции алгоритмов квантовых вычислений с использованием фазо-модулированных СВЧ импульсов (грант РФФИ № 18-37-00374мол_а, руководитель Арифуллин М.Р., 2018).
3. Новые оптико-математические методы анализа структурных вариаций дисперсных и наноструктурных систем (грант РФФИ и правительства Оренбургской области № 17-42-560069р_а, руководитель Четверикова А.Г., 2017).

Контактная информация:

460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ОГУ, кафедра биофизики и физики конденсированного состояния, кафедра физики и методики преподавания физики.

Тел.: (35-32) 37-24-39, (35-32) 37-28-01.

E-mail: bvl@unpk.osu.ru, onkan@mail.ru.