Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
4 results
Search Results
Item Фізичні ефекти в супрамолекулярних клатратних структурах та пристрої наноелектроніки на їх основі(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Іващишин, Федір Олегович; Григорчак Іван Іванович; Національний університет «Львівська політехніка»; Павлов, Сергій Володимирович; Небола, Іван Іванович; Ціж, Богдан РомановичДисертаційна робота присвячена проблематиці створення гетероструктурованих супрамолекулярних клатратів різної ієрархічної архітектури та дослідження їх фізичних властивостей з метою забезпечення високої фото- і магніточутливості за кімнатних температур, скероване на максималізацію їх сенсорних і зарядонакопичувальних можливостей, з’ясування природи зв’язку з їх супрамолекулярною архітектурою, наногеометрією і видом гостьового контенту. Враховуючи динаміку розвитку електромобілебудування й альтернативної енергетики, вражаючі успіхи наноелектроніки та спінтроніки, нагальну потребу підвищення енергопотужнісних характеристик автономних джерел живлення та переходу на квантовий рівень накопичення електричної енергії, що зумовлено зростанням потреб новітніх схемотехнічних рішень, необхідним є створення квантових конденсаторів і нанофотоелектроакумуляторів, високоефективних сенсорів електромагнітного та світлової хвилі полів, нановимірних ліній затримки які можуть бути інкорпоровані в якості функціональних блоків в 3D-наноструктури, що формуються за принципом «знизу – вверх». У роботі обгрунтовано застосування інтеркаляційних технологій як одного із перспективних методів створення наперед заданих складних супрамолекулярних клатрато-кавітандних комплексів. З’ясовано основи механізмів формування інтеркалантних комплексів «господар-гість», та закономірності фізичних процесів у них. Показана можливість модифікації властивостей клатратів при їх формуванні під впливом зовнішніх фізичних полів. Такий технологічний підхід дозволяє значно підсилити сенсорні властивості синтизованих інтеркалатних наноструктур та забезпечити появу таких неординарних ефектів як «spin-battery» ефект, накопичення електричного заряду на міжфазних межах за рахунок участі їх спінів. Показана можливість значного підвищення енергопотужнісних характеристик існуючих автономних джерел енергії використовуючи можливості та інструменти супрамолекулярного дизайну активних матеріалів таких пристроїв. Фундаментальною проблемою, яка вирішується у цій роботі є: побудова наукових засад формування гетерофазних наногібридизованих структур (мультипошарові неорганічно напівпровідникові/супрамолекулярні ансамблі різної ієрархічної архітектури) для створення квантових пристроїв сенсорики та накопичення енергії електромагнітного поля. The Thesis is devoted to problems of heterostructured supramolecular clathrates of various hierarchical architecture formation and investigation of theirs physical properties to provide high photo- and magnetosensitivity at ambient temperature with the purpose to maximize their sensor and charge accumulative parameters, to determine the nature of influence of their supramolecular architecture, nanogeometry and guest component type. Because of dynamics in elctrocar and alternative energy industries development, state of the art success in nanoelectronics and spintronics, the need to increase energy and power parameters of autonomous power sources and transfer to quantum level of electric energy accumulation, caused by widening needs in novel technical solutions, there is the goal of developing quantum capacitors and nanophotoaccumulators, highly efficient sensors of electromagnetic and illumination fields, nanodimentional delay lines, capable to be incorporated into 3D nanostructures formed with bottom-up principle as functional blocks. It was justified /reasoned/ to apply an intercalation technologies as one of the perspective methods for beforehand stated developed supramolecular clathrato-cavitand complexes. The basic mechanisms of intercalated host-guest complexes were determined as well as principles of their physical processes. The possibility of clathrate properties modification during stage of their forming at extrinsic physical fields was shown. Such technological approach lets significantly boost sensor properties of synthesized intercalated nanostructures and provide an observation of as extraordinary phenomena as spin-battery effect and electric charge accumulation at the interface because of their spins participation. The possibility of significant increase in energy and power parameters of modern autonomous power sources using properties and instruments of supramolecular design of active materials in listed devices was demonstrated. The fundamental problem, which is solved in this project, is scientific basis developing for heterophase nanohybridized structure formation (multilayered inorganic semiconductive/supramolecular ensembles of various hierarchical architecture) for quantum devices construction for sensing and electromagnetic energy accumulation. Диссертационная работа посвящена проблематике создания гетероструктурированных супрамолекулярных клатратов различной иерархической архитектуры и исследования их физических свойств с целью обеспечения высокой фото- и магнеточувствительности при комнатных температурах, направленных на максимализацию их сенсорных и зарядонакопительных возможностей, выяснения природы связи с их супрамолекулярной архитектурой, наногеометрией и видом гостевого контента. Учитывая динамику развития электромобилестроения и альтернативной энергетики, впечатляющие успехи наноэлектроники и спинтроники, насущную необходимость повышения энергомощностных характеристик автономных источников питания и перехода на квантовый уровень накопления электрической энергии, что обусловлено ростом потребностей новейших схемотехнических решений, необходимо создание квантовых конденсаторов и нанофотоэлектроакумуляторов, высокоэффективных сенсоров электромагнитного и световой волны полей, наноизмеримых линий задержки, которые могут быть инкорпорированы в качестве функциональных блоков в 3D-наноструктуры, формирующихся по принципу «снизу - вверх». В работе обосновано применение интеркаляционных технологий как одного из перспективных методов создания заранее заданных сложных супрамолекулярных клатрато-кавитандных комплексов. Выяснено основы механизмов формирования интеркалантных комплексов «хозяин-гость» и закономерности физических процессов в них. Показана возможность модификации свойств клатратов при их формировании под влиянием внешних физических полей. Такой технологический подход позволяет значительно усилить сенсорные свойства синтезированных интеркалатных наноструктур и обеспечить появление таких неординарных эффектов как «spin-battery» эффект - накопления электрического заряда на межфазных границах за счет участия их спинов. Показана возможность повышения энергомощностных характеристик существующих автономных источников энергии, используя возможности и инструменты супрамолекулярного дизайна активных материалов таких устройств. Фундаментальной проблемой, которая решается в этой работе, является построение научных основ формирования гетерофазных наногибридизированных структур (мультислоистые неорганически полупроводниковые / супрамолекулярные ансамбли различной иерархической архитектуры) для создания квантовых устройств сенсорики и накопления энергии электромагнитного поля.Item Формування нових інкапсульованих структур з нанообмеженою геометрією для пристроїв електроніки(Національний університет "Львівська політехніка", 2015) Біщанюк, Тетяна МиколаївнаРобота присвячена фундаментальним і прикладним аспектам формування нових видів інкапсулатів для покращення експлуатаційних характеристик пристроїв електроніки. Показана можливість застосування таких природних мінералів як пірофіліт і халькопірит для Li+ - інтеркаляційного струмоутворення та розроблено шляхи підвищення його ефективності шляхом формування інкапсулатів. Виявлено і проаналізовано аномально високе значення коефіцієнта дифузії в них катіонів літію. Синтезовано супрамолекулярні ієрархічні неорганічно/органічні архітектури і вивчено термодинаміку та кінетику Li+ - інтеркаляційного струмоутворення у них. Сформовано N-бар’єрні наногібридизовані клатрати типу неорганічний напівпровідник/органічна фаза шляхом тристадійної інтеркаляційної кристалоінженерії. В них виявлено при кімнатних температурах колосальний магнітоопір у слабкому магнітному полі, явища від’ємної фото- та магнітоємності, квантової фотоємності, колосальне значення фотодіелектричного та магнітоємнісного ефектів. Проведено їх комплексне дослідження і наведені моделі, що пояснюють їхні механізми. Показано суттєві переваги синтезованих інкапсулатів порівняно з відомими активними елементами сенсорів слабких магнітних і електромагнітних полів, фото- і магнетоварікапів. Особлива увага надана розробленню підходів до створення комерційно привабливих квантових акумуляторів і спінових конденсаторів. The work is dedicated to fundamental and applied aspects of new encapsulates formation to improve the performance of electronics devices. The possibility of using natural minerals such as pyrophyllite and chalcopyrite for Li+ - intercalation current-formation is shown and developed ways to improve its efficiency by forming encapsulates. Abnormally high value of the diffusion coefficient of lithium cations are detected and analyzed. Hierarchical supramolecular inorganic/organic architectures are synthesized and the thermodynamics and kinetics of Li+ - intercalation current formation in them are studied. N-barrier nanohybridized clathrates of inorganic semiconductor/organic phase by three-stage intercalation crystalloengineering are formed. Colossal magnetoresistance in a weak magnetic field, the phenomenon of negative photo- and magnetocapacitance, quantum photocapacitance, great value of photodieleсtric and magnetocapacitance effects are found in them at room temperature. Their comprehensive studies are performed and models that explain their mechanisms are represented. Significant advantages of synthesized encapsulates compared with known active elements of sensors in weak magnetic and electromagnetic fields such as photo- and magnetovaricaps are shown. Special attention is given to development of approaches to create commercially attractive quantum batteries and spin capacitors. Работа посвящена фундаментальным и прикладным аспектам формирования новых видов инкапсулатов для улучшения эксплуатационных характеристик устройств электроники. Показана возможность применения таких природных минералов как пирофиллит и халькопирит для Li+ - интеркаляционного токообразования и разработаны пути повышения его эффективности путем формирования инкапсулатов. Выявлены и проанализированы аномально высокие значения коэффициента диффузии катионов лития в этих материалах. Обнаружены отличия в изменении энергии Гиббса для природного халькопирита и его наноразмерных аналогов, синтезированных автоклавным и темплатным методами. Синтезированы супрамолекулярные иерархические неорганично / органические архитектуры и изучено термодинамику и кинетику Li+ - интеркаляционного токообразования в них. Сформированы N-барьерные наногибридизование клатраты типа неорганический полупроводник / органическая фаза путем трехстадийной интеркаляционной кристаллоинженерии и инкапсулаты в молекулярно-решеточной матрице МСМ-41 разного уровня иерархичности структуры. Исследовано влияние на них постоянного магнитного поля и освещенности видимого диапазона. При комнатных температурах в них обнаружено колоссальное магнитосопротивление в слабом магнитном поле, явления отрицательной фото- и магнитоемкости, квантовой фотоемкости, колоссальное значение фотодиэлектрического и магнитоемкостного эффектов. Проведено их комплексное исследование и указаны модели, объясняющие их механизмы. Обнаружены структуры, в которых сочетается высокое значение диэлектрической проницаемости с низким тангенсом кута электрических потерь. Показано существенные преимущества синтезированных инкапсулатов по сравнению с известными активными элементами сенсоров слабых магнитных и электромагнитных полей, фото- и магнетоварикапов. Особое внимание уделено разработке подходов к созданию коммерческих привлекательных квантовых аккумуляторов и спиновых конденсаторов.Item Ультразвукова модифікація низькорозмірних пористих та шаруватих структур і їхніх інтеркалатів для пристроїв накопичення енергії(Національний університет "Львівська політехніка", 2015) Балабан, Оксана ВасилівнаРозглядаються матеріали, придатні до високоємного накопичення енергії в сучасних пристроях, альтернативних до традиційних. Серед них: вугільні матеріали (на основі деревини, абрикосових кісточок, лляних волокон), природні мінерали (тальк та пірофіліт), шаруватий напівпровідник GaSe та сотова структура МСМ-41, інтеркальований та інкапсульована сегнетоелектричним рідким кристалом (РК), відповідно. Встановлено, що ультразвукове опромінення є ефективним засобом цілеспрямованого модифікування низки характеристик цих матеріалів. Комплексні дослідження (комп’ютерне моделювання, теоретичний аналіз процесів на основі класичних та квантових підходів, термодинамічний аналіз за методом ЕРС, імпедансна спектроскопія, метод малокутового рентгенівського розсіювання, комбінаційного розсіювання світла, циклічна вольтамперометрія) виявили істотне зростання питомої ємності суперконденсаторів на основі вугільних матеріалів; зміну фазового складу інтеркальованих пірофіліту та тальку, енергетичного спектру електронів; досягнення аномально високого значення коефіцієнта дифузії; підвищення потужнісних характеристик первинних джерел живлення під дією ультразвуку. Його дія спричиняє надвисокі значення діелектричної проникності при низькому значенні тангенса кута втрат в наногібридах GaSe(РК) та МСМ-41(РК). Встановлено механізми, відповідальні за ефекти ультразвукового модифікування та інтеркаляції. Рассматриваются материалы, пригодные к высокоемкому накоплению энергии в современных устройствах, альтернативных традиционным. Среди них: угольные материалы (на основе древесины, абрикосовых косточек, льняных волокон), природные минералы (тальк и пирофиллит), слоистый полупроводник GaSe и сотовая структура МСМ-41, интеркалированный и инкапсулированная сегнетоэлектрическим жидким кристаллом (ЖК), соответственно. Установлено, что ультразвуковое облучение является эффективным средством целенаправленной модификации ряда характеристик этих материалов. Комплексные исследования (компьютерное моделирование, теоретический анализ процессов на основе классических и квантовых подходов, термодинамический анализ, импедансная спектроскопия, метод малоуглового рентгеновского рассеяния, комбинационного рассеяния света, циклическая вольтамперометрия) обнаружили существенный рост удельной емкости суперконденсаторов на основе угольных материалов; изменение фазового состава интеркалированного пирофиллита и талька, энергетического спектра электронов; достижение аномально высокого значения коэффициента диффузии; повышение мощностной характеристики первичных источников питания под действием ультразвука. Его действие вызывает сверхвысокие значения диэлектрической проницаемости при низком значении тангенса угла потерь в наногибридах GaSe<ЖК> и МСМ-41<ЖК>. Установлены механизмы, ответственные за эффекты ультразвуковой модификации и интеркаляции. Materials, alternative to traditional ones, suitable for high-capacity energy storage in modern devices were considered. Carbon materials (based on wood, fruit seeds and flax fibers), natural minerals (talc and pyrophyllite), layered semiconductor of GaSe, intercalated by the ferroelectric liquid crystal (LC), and cellular structure MCM-41, encapsulated by LC, belong to them. Technology of the ultrasonic treatment was detected to be an effective way of purposeful modification of these materials. Complex studies such as computer simulation, micro- and macroscopic theoretical analysis, thermodynamic analysis, based on electromotive force method, impedance spectroscopy, small-angle X-ray scattering method, Raman scattering, cyclic voltammetry were used in the work. They discovered: 1) changes in the phase composition of intercalated pyrophyllite and talc and in electron spectrum; 2) anomalous high value of the diffusion coefficient; 3) the power characteristics increase in the primary power sources under ultrasonic influence. It causes extremely high value of the dielectric permeability at low loss tangent in GaSe and MCM-41 nanohibrydes. It was found that the significant increase in capacitance of supercapacitors on the carbon materials base caused by both the ultrasonic crush influence and changes in porosity and a shift of Fermi level position. On basis of classical and quantum-mechanical models the theoretical studies of the described effects, initiated by the ultrasonic treatment, were presented.Item Формування неорганічно/органічних наногібридизованих структур для пристроїв нанофотоелектроніки та сонячної енергетики(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Іващишин, Федір ОлеговичРозроблено методи формування складних гетерофазних ієрархічних комплексів неорганічний напівпровідник / органічна фаза (ОФ) шляхом тристадійної інтеркаляційної кристалоінженерії. В сформованих структурах GaSe<ОФ>, InSe<ОФ> виявлено гігантський магніторезистивний ефект при кімнатних температурах, явище “від’ємної ємнісності”, прояв квантової ємності та колосальний ріст діелектричної проникності при значенні тангенса кута електричних втрат меншого від 1. Доведено можливість керування вище переліченими параметрами оптично і електрично. На основі отриманих результатів окреслено основні перспективні напрямки практичного застосування таких структур. Доведено здатність перетворення сонячної енергії, її зберігання, з подальшою можливістю віддачі в зовнішне електричне коло фотоконденсаторної електрохімічної системи АВ|0,4М LiI в γ-бутиролактоні|n-InSe. Сформульовано засади підвищення її енергоємності. Разработаны методы формировання сложных гетерофазных иерархических комплексов неорганический полупроводник / органическая фаза (ОФ) путем трехстадийной интеркаляционной кристаллоинженерии. В сформированых структурах GaSe<ОФ>, InSe<ОФ> обнаружен гигантский магниторезистивный эффект при комнатных температурах, явление “отрицательной емкости”, проявление квантовой емкости и колоссальный рост диэлектрической проницаемости при значениях тангенса угла электрических потерь меньшых от 1. Рост электрического сопротивления структуры InSe<отрицательно анизотропний жидкий кристалл> при наложении постоянного магнитного поля (при комнатной температуре) составил колоссальное значение – 108 раз. Синтез наноструктуры InSe<нематик> под действием света обеспечил антисегнетоэлектрическое" упорядочение гостевого компонента и появление вращательного полярона, а синтез в постоянном магнитном поле – “сегнетоэлектрическое” упорядочения– и эффект захвата уровня Ферми полосой делокализированных состояний. Эффект “отрицательной емкости” наблюдается в структурах GaSe<нематик>, InSe <нематик>, GaSe, InSe, GaSe<18-croun-6>, GaSe<18-croun-6>, InSe<18-croun-6>, InSe<метиловый оранжевый>. Достигнут эфект аккумулирование “in-situ” преобразованной солнечной энергии в наноструктурах конфигурации InSe<родамин Ж>. Доказано возможность оптического и электрического управления вышеуказанными параметрами. На основании полученных результатов очерчены основные перспективные направления практического использования таких структур. Доказана способность преобразования солнечной энергии, ее хранение, с дальнейшей возможностью отдачи во внешнюю электрическую цепь фотоконденсаторной электрохимической системы АУ|0,4М LiI в γ-бутиролактоне|n-InSe. Сформулированы основы повышения ее энергоемкости. Methods of formation of complex heterophase hierarchical complexes of inorganic semiconductor/organic phase composition were developed with use of three-stage intercalation crystalloengineering. There were the demonstration of gigant magnetoresistive effect at room temperatures, the effect of negative capacitance, the effect of quantum capacitance and the tremendous increase in permittivity at tangent loss angle less than 1 obtained in synthesized GaSe(InSe)<ОPh> structures. The possibility of above-listed parameters control in optical way was proved. The main perspective directions of application of such structures were outlined. The ability of solar energy transformation and its storage with following capability to deliver it into external electric circuit was investigated in photocapacitive electrochemical system АC|0.4М LiI in γ-butyrolactone|n-InSe. The bases of increase in energy intensity of this system were stated.