Научная тема: «ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В УГЛЕРОДЕ И АЗОТЕ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ И СОЗДАНИЕ НОВЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ»
Специальность: 01.04.17
Год: 2011
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  • Фазовые переходы, обусловленные трехмерной полимеризацией углеродных нанокластеров (фуллеренов С60 и одностенных нанотрубок), в условиях высоких давлений и пластической деформации приводят к образованию сверхтвердых и ультратвердых материалов. Модуль объемного сжатия ультратвердого фуллерита существенно превышает алмаз, а у полимеризованных нанотрубок сравним с алмазом.
  • Фуллерен С60 и одностенные нанотрубки в условиях высоких давлений и пластической деформации показывают общие закономерности процессов полимеризации, проявляющиеся в трансформации спектров комбинационного рассеяния света (КРС)
  • Измерения твердости сверхтвердых материалов с использованием индентора, изготовленного из ультратвердого фуллерита, позволяют построить следующую иерархию твердости: ультратвердый фуллерит - алмаз IIа (140-175 ГПа) - алмаз Iа (115-151 ГПа) - полимеризованные нанотрубки - кубический BN (65 ГПа).
  • Алмазная шкала позволяет измерять давления по спектрам КРС напряженной вершины алмазной наковальни до 300 ГПа.
  • В диапазоне давлений 50-250 ГПа в результате полимеризации молекулярного азота формируются немолекулярные фазы, которые по типу связей подобны углеродным. В отличие от фаз углерода полученные фазы азота не сохраняются при нормальных условиях.
  • Нанофрагментирование и модификация фуллереном С60 позволяет многократно увеличивать прочность металлов и оптимизировать транспортные свойства полупроводников.
Список опубликованных работ
Патенты:

1.Popov M., Pivovarov G., Tat´yanin E., Blank V.. Заявка на патент WO 2009/110815 Thermoelectric nanocomposite. Опубликован 11.09.2009 (приоритет 29.02.2008).

2.Blank V.D., Buga S.G., Dubitsky G.A., Serebryanaya N.R., Popov M.Yu.. Патент США US 6245312 June 12, 2001 Superhard carbon material, a method for its production, and articles made therefrom; WO 98/16465 from October 10 1997, publication date 23.04.1998, priority 11.10.1996; Бланк В.Д., Буга С.Г., Дубицкий Г.А., Серебряная Н.Р., Попов М.Ю. Патент “Сверзтвердый углеродный материал, способ его получения и изделие, выполненное из сверхтвердого углеродного материала”. RU 2127225, 10.03.1999, приоритет от 11.10.1996.

3.В. Д. Бланк, М. Ю. Попов, С. Г. Буга, Г. А. Дубицкий, Н. А. Львова, К. В. Гоголинский, В. Н. Решетов. Патент Наконечник для измерения механических параметров материалов. RU 2126536, 20.02.1999, приоритет от 31.10.1996.

4.Бланк В.Д., Буга С.Г., Дубицкий Г.А., Серебряная Н.Р., Попов М.Ю. Патент “Полиморфное соединение углерода”. RU 2108288, 10.04.1998, приоритет от 02.10.1995.

5.Бланк В.Д., Буга С.Г., Попов М.Ю. Патент “Сверхтвердый материал и способ его получения”. RU 2096321, 20.11.1997, приоритет от 16.11.1994.

6.Бланк В.Д., Буга С.Г., Попов М.Ю. Патент “Полиморфное соединение углерода”. RU 2078033, 27.04.1997, приоритет от 16.11.1994.

Статьи в реферируемых журналах:

1.Popov M., Medvedev V., Blank V., Denisov V., Kirichenko A., Tat´yanin E., Aksenenkov V., Perfilov S., Lomakin R., D´yakov E., and Zaitsev V. Fulleride of aluminum nanoclusters. Journal of Applied Physics 108 (2010), 094317.

2.Popov M.. Stress-induced phase transition in diamond. High Pressure Research 30 (2010), 670-678.

3.Popov M., Buga S., Vysikaylo Ph., Stepanov P., Tatyanin E., Medvedev V., Denisov V., Kirichenko A., Aksenenkov V., Skok V., Blank V. C60-doping of nanostructured Bi-Sb-Te thermoelectrics. Статья послана в печать.

4.Blank V.D., Denisov V.N., Kirichenko A.N., Lvova N.A., Martyushov S.Y., Mavrin B.N., Popova D.M., Popov M.Yu., Tat’yanin E.V. and Zakhidov A.A. Nanostructured superhard carbon phase obtained under high pressure with shear deformation from single-wall nanotubes HiPco. Physica B: Condensed Matter 382 (2006), 58-64.

5.Popov M.. Raman and infrared study of high-pressure atomic phase of nitrogen. Physics Letters A 334 (2005) 317-325.

6.Popov M.. Pressure measurements from Raman spectra of stressed diamond anvils. Journal of Applied Physics. Vol. 95 (2004), #10, pp 5509-5514.

7.Eremets M. I., Popov M. Yu., Trojan I. A., Denisov V. N., Boehler R., and Hemley R. J. Polymerization of Nitrogen in Sodium Azide. Journal of Chemical Physics. Vol. 120 (2004), #22, pp 10618-10623.

8.Popov M., Kyotani M., Koga Y.. Properties of superhard phase of single wall carbon nanotube in comparison with fullerite C60 and diamond. High Pressure Research. Vol. 23 (2003), No 3, pp 265-269.

9.Popov M., Kyotani M., Koga Y.. Superhard phase of single wall carbon nanotube: comparison with fullerite C60 and diamond. Diamond and Related Materials. Vol. 12 (2003) No 3-7, P 833-839.

10.Popov M., Koga Y., Fujiwara S., Mavrin B., Blank V. D. Обзор: Carbon nanocluster-based superhard materials. New Diamond and Frontier Carbon Technology Journal Vol. 12 (2002), No. 4, pp 229-260.

11.Popov M., Kyotani M., Koga Y. and Nemanich R. J. Superhard phase composed of single wall carbon nanotubes. Physical Review B, Vol. 65 (15 January 2002), 033408.

12.Popov M., Kyotani M., and Koga Y. Superhard phase of single wall carbon nanotube. Physica B 323 (2002), 262-264.

13.Blank V.D., Aksenenkov V.V., Popov M.Yu., Perfilov S.A., Kulnitskiy B.A., Tatyanin Ye.V., Zhigalina O.M., Mavrin B.N., Denisov V.N., Ivlev A.N., Chernov V.M., Stepanov V.A.. A new carbon structure formed at MeV neutron irradiation of diamond: structural and spectroscopic investigations. Diamond and Related Materials. Vol. 8, No 7 (1999), P 1285-1290.

14.Blank V., Popov M., Pivovarov G., Lvova N., Terentev S. Mechanical properties of different types of diamond. Diamond and Related Materials. Vol. 8, No 8-9 (1999), P 1531-1535.

15.Blank V.D., Denisov V.N., Ivlev A.N., Mavrin B.N., Serebryanaya N.R., Dubitsky G.A., Sulynov S.A., Popov M.Yu., Lvova N., Buga S.G. and Kremkova G. Hard disordered phases produced at high-pressure-high-temperature treatment of C60 . Carbon, V.36, P 1263-1267 (1998).

16.Blank V.D., Buga S.G., Serebryanaya N.R., Dubitsky G.A., Mavrin B., Popov M.Yu., Bagramov R.H., Prokhorov V.M., Sulynov S.A., Kulnitskiy B.A. and Tatyanin Ye.V. Structures and physical properties of superhard and ultrahard 3D polymerized fullerites created from solid C60 by high pressure high temperature treatment. Carbon, V.36, P 665-670 (1998).

17.Blank V.D., Buga S.G., Dubitsky G.A., Serebryanaya N.R., Popov M.Yu. and Sundqvist B. High-pressure polymerized phases of C60. Carbon, V.36, P 319-343 (1998).

18.Denisov V., Kuzik L., Lvova N., Mavrin B., Opimach I., Popov M., West W. Hard diamond-like layers produced during DIII-D tokamak operations. Physics Letters A 239 (1998) 328-331.

19.Blank V., Popov M., Pivovarov G., Lvova N., Gogolinsky K., Reshetov V. Ultrahard and superhard phases of fullerite C60: comparison with diamond on hardness and wear. Diamond and Related Materials. Vol. 7, No 2-5 (1998), P 427-431.

20.Blank V.D., Buga S.G., Serebryanaya N.R., Dubitsky G.A., Popov M.Yu., Prokhorov V.M., Lvova N.A., and Sulynov S.A.. High pressure synthesis, structure and mechanical properties of C60 fullerite superhard and ultrahard phases. Rev. High Pressure Sci. Technol., V. 7 (1998), P 972-974.

21.Blank V., Popov M., Lvova N., Gogolinsky K., Reshetov V.. Nano-sclerometry measurements of superhard materials and diamond hardness using scanning force microscope with ultrahard fullerite C60 tip. Journal of Material Research, Vol. 12, No. 11 (1997), P 3109-3114.

22.Blank V., Popov M., Lvova N., Gogolinsky K., Reshetov V. Plasticity of diamond at room temperature and determination of its hardness using an atomic force microscope with an ultrahard C-60 fullerite tip. Technical Physics Letters, Vol.23, No 7 (1997), P 546-547

23.Blank V.D., Buga S.G., Serebryanaya N.R., Dubitsky G.A., Bagramov R.H., Popov M.Yu., Prokhorov V.M., Sulynov S.A. Physical properties of superhard and ultrahard fullerites created from solid C60 by high-pressure-temperature treatment. Applied Physics A, V.64, P 247-250 (1997).

24.Blank V.D., Buga S.G., Dubitsky G.A., Serebryanaya N.R., Sulyanov S.N., Popov M.Yu., Denisov V.N., Ivlev A.N., Mavrin B.N. Phase transformations in solid C60 at high pressure-high temperature treatment and structure of 3D polymerized fullerites. Physics Letters A 220 (1996) 149-157.

25.Blank V.D., Buga S.G., Serebryanaya N.R., Denisov V.N., Dubitsky G.A., Ivlev A.N., Mavrin B.N., Popov M.Yu. Synthesis of ultrahard and superhard materials from C60 fullerite. Molecular Materials 7 (1996), P 251-256.

26.Blank V., Serebryanaya N., Buga S., Denisov, V. Dubitskij G., Ivlev A., Mavrin, B. Popov M. Ultrahard carbon phases produced from C60 by heating at high pressure: structural and Raman studies. Physics Letters A, Vol. 205 (1995), N 2-3, P 208-216.

27.Blank V., Buga S., Popov M., Davydov V., Agafonov V., Ceolin R., Szwarc H., Rassat A., Fabre C. Fullerene C 60 under the influence of high pressure together with high shear stresses: how to scratch diamond. New Journal of Chemistry, Vol. 19 (1995), P 253-262

28.Blank V., Buga S., Popov M., Davydov V., Agafonov V., Szwarc H., Ceolin R., Rassat A., Fabre C. Phase transitions and anomalous hardening of solid C60 in a shearing diamond high-pressure chamber. Technical Physics, Vol. 39, no.8, (1994) P 828-829.

29.Blank V., Buga S., Popov M., Davydov V., Kulnitski B., Tatynin E., Agafonov V., Ceolin R., Szwarc H., Rassat A., Fabre C. Phase transitions in solid C60 under pressure up to 40 GPa. Molecular Materials, Vol.4 (1994), P 149-154.

30.Blank V., Popov M., Buga S., Davydov V., Agafonov V., Ceolin R., Szwarc H., Rassat A. Is C 60 fullerite harder than diamond? Physics Letters A Vol.188 (1994) P 281-286.

31.Blank V., Popov M., Buga S., Davydov V., Agafonov V., Ceolin R., Szwarc H., Rassat A. Un fullerene extremement dur puisqu´il or raye le diamant. CNRS - INFO No 275 - 1 Decembre 1993, p.9

Монографии

1.Popov M. and Koga Y. Carbon nanocluster-based superhard materials. Properties of amorphous carbon. Ed. S. R. P. Silva. Published by: INSPEC, the Institution of Electrical Engineers (IEE), London, United Kingdom 2002, pp. 186-205.

2.Blank V., Buga S., Dubitsky G., Serebryanaya N., Popov M. and Prokhorov V. Properties and applications of superhard and ultrahard fullerites. Perspectives of Fullerene Nanotechnology. Ed. E. Osawa. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston/London, 2002, pp. 223-233.

Статьи в сборниках конференций:

1.Popov M., Kyotani M. and Koga Y. Superhard phase of single wall carbon nanotube: synthesis and comparison with fullerite C60 and diamond. Proceedings of the 9th International Symposium on Advanced Materials (ISAM 2002), Tsukuba, Japan, March 3-7, 2002, pp. 69-70.

2.Popov M., Kyotani M. and Koga Y. Superhard phase of single wall carbon nanotube: comparison with fullerite C60 and diamond. Proceedings of 2nd Symposium on Frontier Carbon Technology, Tokyo, Japan, 2002, pp. 40-47.

3.Popov M., Kyotani M. and Koga Y. Comparison of superhard phase of single wall carbon nanotube with fullerite and diamond. Proceedings of 15-th Diamond Symposium, Tokyo, Japan, 2001. P 22-23.

4.Popov M., Kyotani M., Koga Y., Nemanich R.J. High-pressure polymerization of single wall carbon nanotubes. Proceedings of the Sixth Applied Diamond Conference/Second Frontier Carbon Technology Joint Conference (ADC/FCT 2001), Auburn, Alabama, August 6-10, 2001, pp 681-686.

5.Popov M., Kyotani M., Koga Y. and Nemanich R. J. Synthesis of new superhard material from single wall nanotubes. Proceedings of 14-th Diamond Symposium, Tsukuba, Japan, 2000. P 188-189.

6.Blank V., Popov M. Hardness measurements of diamond at room temperature by ultrahard fullerite indenter. Proceedings of Applied Diamond Conference / Frontier Carbon Technology, 1999. P 108-109.

7.Blank V.D., Buga S.G., Dubitsky G.A., Serebryanaya N.R., Sulynov S.A., Popov M.Yu.. Structure and properties of 3D-polimerized C60 : comparison with diamond and C70. Molecular Nanostructures. Edited by H.Kuzmany, J.Fink, M.Mehring and S.Roth. World Scientific Publishing Company, 1998, P 506-510.

8.Blank V.D., Buga S.G., Serebryanaya N.R., Dubitsky G.A., Prokhorov V.M., Popov M.Yu., Lvova N.A., Levin V.M., Sulyanov S.N. Cluster structure and elastic properties of superhard and ultrahard fullerites. Electronic properties of novel materials - progress in molecular nanostructures. Ed. H.Kuzmany, J.Fink, M.Mehring and S. Roth. AIP, Woodbury, New York., 1998, p.p. 499-503.

9.Blank V.D., Buga S.G., Dubitsky G.A., Serebryanaya N.R., Bagramov R.H., Popov M.Yu. Manufacturing of superhard and ultrahard materials from C60 fullerite. Extremely low heat capacity of dense amorphous fullerites. Fullerenes and Fullerene Nanostructure, Eds. H.Kuzmany, J.Fink, M.Mehring, S.Roth, World Scientific Publ., p. 613-617 (1996).

10.Serebryanaya N.R., Blank V.D., Dubitsky G.A., Buga S.G., Aksenenkov V.V., Popov M.Yu. C60- polymorphous transformations at 300-1800 K up to 13 Gpa. High Pressure Science and Technology. Proceedings of the joint XV AIRAPT and XXXIII EHPRG International Conference, Warsaw, Poland, Sept. 11-15, 1995, World Scientific Publishing Co., pp.719-721.

11.Blank V.D., Buga S.G., Dubitsky G.A., Popov M.Yu., Serebryanaya N.R. Experimental study of the hardness and electric conductivity of superhard bulk samples created from solid C60 under pressure up to 13 GPa and temperature up to 1830 K. High Pressure Science and Technology. Proceedings of the joint XV AIRAPT and XXXIII EHPRG International Conference, Warsaw, Poland, Sept. 11-15, 1995, World Scientific Publishing Co., pp.707-709.

12.Blank V.D., Buga S.G., Dubitsky G.A., Denisov V.N., Ivlev A.N., Mavrin B.N. Popov M.Yu.. Raman study of ultra- and superhard phases of C60. High Pressure Science and Technology. Proceedings of the joint XV AIRAPT and XXXIII EHPRG International Conference, Warsaw, Poland, Sept. 11-15, 1995, World Scientific Publishing Co., pp.713-715.