Основные задачи курса

1. Ознакомление со спецификой микрокристаллизации в различных средах и критериями выбора оптимальных методик синтеза.
2. Анализ физико-химических особенностей выращивания малоразмерных высокоэффективных монокристаллов для современной науки и техники.
3. Обзор работ по микро- и нанокристаллизации в лабораторных условиях и минералообразующих системах.
4. Овладение технологическими основами микро- и нанокристаллизации.

Объем дисциплины

составляет 7 зачетных единиц, в том числе 94 академических часа, отведенных на контактную работу обучающихся с преподавателем (28 часов – занятия лекционного типа, 44 часа лабораторных работ, 22 часа – занятия семинарского типа, 158 часов на самостоятельную работу обучающихся. Форма промежуточной аттестации – зачет, экзамен

Содержание 9 семестра Основные задачи, стоящие перед студентами в этом семестре - овладение практическими навыками в проведении экспериментов по микро- и нанокристаллизации, а также наблюдение, измерение и описание микро- и нано объектов (в том числе, биоминеральных) с использованием современных способов получения и программ обработки и анализа цифровых изображений.

1. Микроморфологические проявления дислокационного механизма роста.

   Теоретическая часть. Современные методы изучения проявлений дислокационного механизма роста. Структура и флуктуация степеней роста по данным атомно-силовой микроскопии. In situ определение кинетических параметров развития ступеней в зависимости от условий роста на примере водорастворимых соединений.

   Экспериментальное изучение спиралей роста на синтетических кристаллах.

   -отбор образцов;
   -получение изображений спиралей роста;
   -установление размерных параметров спиралей (высоты и ширины ступеней, крутизны дислокационных холмиков);
   -анализ полученных данных с точки зрения условий формирования кристаллов.
2. Эпитаксиальный рост. Особенности микро-и наноморфологии эпитаксиальных пленок.

   Теоретическая часть. Современные тенденции в технологии получения эпитаксиальных пленок. Инструментальные метода оценки состава и структуры тонколеночных покрытий.

   Практическое изучение эпитаксиальных пленок, полученных различными методами.

   -просмотр образцов и описание образцов, выделение наиболее характерного рисунка поверхности;
   -классификация выделенных на поверхности объектов: слои роста, холмики роста, трипирамиды, дефекты упаковки;
   -получений изображений выделенных участков;
   -обработка и анализ полученных изображений. Выделение объектов на поверхности пленок методом сегментации, определение порога сегментации, определение размерных параметров выделенных объектов. Построение топографических профилей;
   -сравнительная характеристика микроморфологии эпитаксиальных пленов в связи с условиями получения.
3. Травление кристаллов как способ выявления их дефектной структуры.

   Теоретическая часть. Физико-химические основы селективного травления. Принципы подбора травителей. Анализ формы и расположения фигур травления.

   Практическое изучение фигур травления на природных и синтетических кристаллах NaCl, KCl и CaF2.

   -подготовка образцов;
   -подготовка травителей;
   -обработка кристаллов в травителях. Экспериментальный подбор времени травления для каждой пары кристалл – травитель;
   -получение изображений протравленных поверхностей;
   -анализ формы, размера и расположения ямок травления, расчет дислокационной плотности;
   -сравнительный анализ протравленных поверхностей и дислокационной структуры природных и синтетических образцов

Материал лекций

Содержание 10-ого семестра Рассматриваются отдельные аспекты формирования кристаллических материалов – высокоэффективных малоразмерных монокристаллов, тонких пленок, «усов» и наноструктур, а также роль и место работ минералогического профиля в этой логической цепочке. Значительное внимание уделяется получению кристаллических гетероструктур и функциональной стеклокерамики.

1. От монокристаллов к нанокристаллизации. Биоминерализация.
2. Выращивание кристаллов из гидротермальных растворов. Современные направления гидротермального синтеза. Использование гидротермального метода для получения потенциальных функциональных материалов. Золь-гель процесс.
3. Стеклокристаллические композиты в природе и технике. Виды композиционных материалов в зависимости от материала матрицы. Природные композиты и особенности их формирования. Стеклокристаллические композиты: разновидности, свойства, области применения. Ситаллы.
4. Микроразмерные монокристаллические слои. Нитевидные кристаллы. Многокомпонентные гетероструктуры.
5. Купраты- высокотемпературные сверхпроводники. Основы кристаллохимической классификации купратов. Купраты, оксиды меди и оксосоли. Природные оксосоли.
6. Современные инструментальные приемы изучения морфологии, однородности и состава кристаллов. Оптическая, электронная и атомно-силовая микроскопия.
7. Методы рентгеновской дифракции для определения характеристик малоразмерных структур. Малоугловое рентгеновское рассеяние. Нейтронный структурный анализ кристаллов (структурная нейтронография).

   Список финальных вопросов.

Используемая литература

Основная