Разработка методов получения электридов для катализа и микроэлектроники

Название НИОКТР	Разработка методов получения электридов для катализа и микроэлектроники
Аннотация	Предлагаемый проект направлен на получение нового класса материалов - электридов. К электридам относятся соединения, обладающие ионным строением, в которых электроны играют роль анионов. Среди электридов самыми известными и хорошо изученными материалами являются материалы со структурой типа майенита (12CaO·7Al2O3). После температурной обработки данного материала возможно замещение ионов кислорода свободным электроном (C12A7:e–). Важно, что у электридов возникают проводящие свойства близкие к металлическим, в отличие от исходного материала. Данные соединения являются перспективными для создания устройств памяти, поскольку монокристаллы такого соединения обладают низкой энергией для переключения и высокой скоростью переключения. Однако, широкое использование данных материалов в микроэлектронике ограничено разработкой технологий получения их тонких пленок. С другой стороны, ряд исследований показал перспективность применения материалов со структурой типа майенита в качестве катализатора для производства аммиака. В частности, высокая проводимость C12A7:e− усиливает диссоциацию N2 на Ru, путем передачи электрона от C12A7:e− к Ru. При этом Ru/ C12A7:e−обладает более высокой скоростью синтеза NH3 по сравнению с реакцией на Cs-Ru/MgO. Кроме того, реакция на Ru/ C12A7:e− обладает более низкой дисперсией Ru (примерно 3,2%), что позволяет отнести данный вид катализатора к катализаторам с высокой частотой оборота (TOF - turnover frequency). Важно отметить, что наличие большого количества пор, свободных электронов, а также возможности введения атомов благородных металлов в структуру частиц электрида делает эти материалы перспективным плазмон-активным катализатором. Помимо высокой эффективности, такие системы чрезвычайно доступные и дешевые, а технология их получения легко масштабируема. Недавно проведенные квантово-химические расчеты показали, что электридные свойства могут возникать не только в соединениях на основе структур типа майенита, но и предсказаны в щелочноземельных оксидах MgO, BaO, CaO, SrO. Предлагаемый проект направлен на разработку методики получения новых видов электридов на основе щелочноземельных металлов и веществ со структурой типа майенита с использованием комплекса методов и подходов, позволяющий выполнить полный цикл исследований таких материалов. Для чего предлагается методами механоактивации, отжигом в восстановительной атмосфере (H2, смесь Ar и H2, CO) удалить кислород из оксидов MgO, BaO, CaO. Поскольку данные оксиды обладают высокой энергией связи метал–кислород, для упрощения процесса восстановления исходные порошки оксидов будут подвергнуты облучению высокоэнергетическими гамма-квантами (примерно 1,2 МэВ) до значений поглощаемых доз от 50 до 100 кГр. Будет разработана методика получения высокодисперсных порошков материалов со структурой майенита 12BaO·7Ме2O3, 12MgO·7 Ме2O3, 12СaO·7Ме2O3, 12МеO·5Nb2O5. Полученные порошки посредством отжига в восстановительной атмосфере (H2, CO) будут переведены в электридное состояние. Характеризация образцов будет выполнена с использованием комплекса экспериментальных подходов: XRD, XANES, SEM и компьютерного моделирования.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	3000.0
Дата начала	2025-09-15
Дата окончания	2027-06-30
Номер контракта	25-73-00279
Дата контракта	2025-09-15
Количество отчетов	1
УДК	544-16 539.2:54
Количество просмотров	3
Руководитель работы	Глазунова Екатерина Викторовна
Руководитель организации	Веретенникова Вера Анатольевна
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	Отсутствует
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-10-17 08:41:51 UTC, 2025-10-17 08:41:51 UTC
ОКПД	Работы оригинальные научных исследований и экспериментальных разработок в области естественных и технических наук, кроме биотехнологии
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	Электрид, майенит, ионизирующее излучение, отжиг в восстановительной атмосфере, проводимость, катализатор, механоактивация.
Соисполнители	—
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	31.15.19 - Химия твердого тела
OECD	—
OESR	Атомная, молекулярная и химическая физика (физика атомов и молекул, включая столкновение, взаимодействие с излучением; магнитные резонансы; эффект Мессбауэра)
Приоритеты научно-технического развития	а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
Регистрационные номера	—