Формування і властивості твердофазних ієрархічних структур "господар-гість" для пристроїв молекулярної енергетики і наноелектроніки

Abstract

Дисертація присвячена дослідженню основних механізмів формування інтеркалатних комплексів «господар-гість» з одно- і дублетноматричною ієрархічною архітектурою та закономірностей фізичних процесів у них. У дисертації встановлено, що цеоліт ZSM-5 і синтезовані мезопористий вуглець – анорозмінний селенід вісмуту (С<Bi2Se3>) та мікророзмірний графіт – нанорозмірний сульфід заліза (С<FeS2>) придатні до ефективного Li+, Mg++ - інтеркаляційного струмоутворення. Досліджено термодинаміку і кінетику процесу, з’ясовано спільні і відмінні особливості. Розроблено реінтеркаляційні методи формування гетерофазних наноструктур на основі монокристалів (InSe, GaSe) з міжшаровими включеннями нітриду натрію, кластерів 3d-елементів та полімерно-електролітних композицій і досліджено їхню поведінку в зовнішніх електричному, електромагнітному та термічному полях, на основі яких вироблено базисні підходи до створення наногенераторів і наноконденсаторів. The Thesis deals with the investigation of basic mechanisms of formation of intercalate host-guest complexes with mono- and double-matrix hierarchical architecture and mechanisms of physical processes in these compounds. There were defined that ceolite ZSM-5, synthesized mesoporous carbon – nanosised Bismuth Selenide BiSe and microdimension graphite-nanodimension Iron Sulfide FeS2 are good materials for effective Li+, Mg+ - intercalation current formation in the thesis. The thermodynamic and kinetic parameters of intercalation processes are investigated. The common and distinguishable peculiarities of these processes are identified. The reintercalation methods of formation of heterophase nanostructures with use of monocrystals InSe, GaSe with such impurities as Sodium Nitrite or 3d-element clusters or polymer electrolyte composition between layers were developed. The response of these compounds was investigated under applied electric, electromagnetic and thermal fields. The basic approaches for manufacturing of both nanogenerators and nanocapacitors were developed. Диссертация посвящена исследованию основных механизмов формирования интеркаляционних комплексов «хозяин-гость» с одно- и дублетноматричной иерархической архитектурой, и закономерностей протекания физических процессов в этих структурах. В диссертации установлено, что цеолит ZSM-5 и синтезированные мезопористый углерод – наноразмерный селенид висмута (С <Bi2Se3>) и микроразмерный графит - наноразмерный сульфид железа (С <FeS2>) пригодны к эффективному Li +, Mg + + - нтеркаляционному токообразованию. Исследованы термодинамика и кинетика процесса, выяснено общие и отличительные особенности. Разработаны реинтеркаляционные методы формирования гетерофазных наноструктур на основе монокристаллов (InSe, GaSe) с межслойными включениями нитрида натрия, кластеров 3d-элементов и полимерно-электролитных композиций. Предложены последовательность и режимы и сформулированы последовательность и режимы реинтеркаляцийнной технологии формирования наноструктур с поочередными 2D-полупроводниковыми и 2D-ионнопроводящими прослойками, изготовлены первые образцы твердотельных наноструктурированных ионисторов с функциональной радиочастотной гибридностю. Показано, что лазерное облучение структур с поочередными полупроводниковыми и 3d-металокластерными нанопрослойками является эффективным способом управления температурным интервалом деполяризации. Оно обеспечивает создание электретных генераторов для нужной температурной области, включая и сверхнизкую (<200 К) - недосягаемую для произвольных электрохимических систем. Изготовленные макеты наноконденсаторов на базе структуры GaSe <полимерная композиция> показали для радиочастотного диапазона высокую добротность з почти на 3 порядка большей удельной емкостью по сравнению с серийными конденсаторами при аналогичных значениях тангенса угла электрических потерь. Обнаруженный эффект аномально высокого значения фото-ЭДС может быть применен в нанофотоэлектронике.