научный журнал по химии Химическая физика ISSN: 0207-401X

БЕКЕШЕВ В.Г., БЕЛОУСОВА Э.В., ГУСТОВ В.В., КЕВДИНА И.Б., ПОЛЯКОВА А.В., ШАНТАРОВИЧ В.П. — 2014 г.

В статье исследуются полимерные мембранные материалы с высокоразвитой собственной пористостью для газоразделения. Пористость может быть существенно улучшена путем наполнения полимеров некоторыми неорганическими компонентами, например цеолитами. Эта пористость, называемая здесь дополнительно сформированной под влиянием внешнего воздействия, оказывается зачастую больше, чем пористость составляющих компонент. Причины этого явления не вполне ясны. Для дополнительного разъяснения природы эффекта предложено экспериментальное исследование с использованием двух генетически связанных шпуровыми процессами методов: спектроскопии времен жизни позитронов и радиотермолюминесценции (термостимулированная люминесценция). В данной работе суммированы и обсуждаются как недавно опубликованные данные, так и совершенно новые результаты.

ЛУКИН Л.В. — 2014 г.

Баллистическая модель транспорта электрона, предложенная в работе Мозумдера (Chem. Phys. Lett. 1993. V. 207. P. 245), применена для интерпретации экспериментальных данных по фотопроводимости растворов в трех жидких углеводородах: метилциклогексане, изооктане и сквалане. Для метилциклогексана значения подвижности квазисвободного электрона – 100 см2 · В-1 · с-1 и плотности ловушек – 3 · 1019 см-3 согласуются с экспериментом. Для изооктана движение квазисвободного электрона близко к диффузионному, а концентрация ловушек равна 0.8 · 1018 см-3. В случае сквалана модель двух состояний неприменима для описания транспорта электрона. Полученные результаты используются для обсуждения начальных стадий ионизации в жидкости.

АНАНЬЕВА М.В., БОРОВИКОВА А.П., ЗВЕКОВ А.А., ЗЫКОВ И.Ю., КАЛЕНСКИЙ А.В., КРИГЕР В.Г. — 2014 г.

В работе излагается методика и приводятся результаты определения пространственно-временных характеристик волны твердофазной цепной реакции разложения азида серебра, инициированного импульсным излучением неодимового лазера. Ширина переднего фронта волны на полувысоте составляет l1 = (110 ± 10) мкм, ширина на полувысоте заднего фронта волны – l2 = (120 ± 20) мкм. Рассчитаны пространственно-временные параметры волны реакции в нитевидных кристаллах азида серебра в рамках предложенной ранее авторами феноменологической модели этого процесса. Показано, что рассчитанные значения скорости и ширины фронта согласуются с экспериментальными данными.

КАРНАУХ Г.Е., КУЗИНА А.Н., КУЛАГИНА Т.П., СМИРНОВ Л.П. — 2014 г.

Предложен общий подход к вычислению сигналов диффузионного затухания спиновых эхо и определению коэффициента самодиффузии D в линейных полимерах с различной средней молекулярной массой Mw. Показано, что наблюдаемая экспериментально аномальная диффузия D(Mw) связана с изменением топологической структуры линейных полимеров вследствие образования при Mw > 105 физической сетки зацеплений.

ВАРАКИНА В.А., КУЗИНА А.Н., КУЛАГИНА Т.П. — 2014 г.

В работе развита теория спадов свободной индукции в линейных гибкоцепных полимерах. Проведено сравнение теоретических и экспериментальных зависимостей времени спин-спиновой релаксации (Т2) от средней молекулярной массы (Mw) и температуры. Показано, что с ростом Mw изменяется топологическая структура линейных полимеров и при Mw > 105 образуется физическая сетка зацеплений (квазисетка). Получена корреляционная функция молекулярных движений, которая позволяет определять наличие квазисетки зацеплений в расплавах полимеров.

БЕРЕНДЯЕВ В.И., ПЕБАЛК Д.В., РУМЯНЦЕВ Б.М. — 2014 г.

В органических полимерных p–n-гетероструктурах на основе разработанных композитов с дырочной (допированные полиимиды, сопряженные полимеры) и электронной (допированные полиэфиримиды и карбазолилсодержащие полимеры) проводимостью обнаружен и исследован фотовольтаический эффект, обусловленный фотогенерацией носителей тока на границе раздела (интерфейсе). Наилучшие характеристики наблюдали для гетероструктур с диффузным и развитым (объемным) интерфейсом. Максимальная энергетическая эффективность конверсии составляет 0.5% в области = 400–650 нм. Использованы компоненты с повышенной фото- и термостойкостью. Слабый фотовольтаический эффект наблюдали для гетероструктур на основе сопряженных полимеров (с резким интерфейсом). В этом случае наблюдали эффект выпрямления (диодный эффект) как для темнового, так и для фототока, обусловленный двойной темновой и фотоинжекцией носителей из электродов при напряжении (смещении) V на ячейке выше порога инжекции (V > Vi ). Этот вывод подтверждается наблюдением рекомбинационной электролюминесценции допанта в n-слое, свидетельствующей о полной или частичной рекомбинации носителей на интерфейсе. При V < Vi фототок при обратном смещении (+Al, –ITO) значительно выше, чем при прямом благодаря эффективной фотогенерации носителей на интерфейсе и их раздельному транспорту. Достигнута детекторная чувствительность около 100 мА/Вт в области = 400–500 нм.

АЛЕКСАНДРОВ Д.А., ГУДЕНКО С.В., КИШЕНКОВ О.В., МАКСИМЫЧЕВ А.В., МЕНЬШИКОВ Л.И., ПЕРЕПУХОВ А.М., ТКАЧЕНКО С.И. — 2014 г.

Методом ЯМР исследована релаксация протонной намагниченности воды и углеводородов в модельной среде из стеклянных шариков и кварцевом песке. Спектр времен релаксации флюидов является однокомпонентным в модельной среде и трехкомпонентным в кварцевом песке. Измеренные для модельной среды коэффициенты поверхностной релаксации использованы для определения распределения пор по размерам в кварцевом песке. Оценки удельной поверхности песка на основании релаксационных данных совпадают с результатами измерений сорбционным методом. При помощи ЭПР установлена химическая природа активных центров, ответственных за парамагнитный механизм поверхностной релаксации протонной намагниченности. В рамках простой модели поверхностной релаксации объяснены различия релаксационного поведения водного и углеводородного флюидов.

КЛИМОВ А.И., ПАЩИНА А.С. — 2014 г.

Представлены результаты экспериментальных исследований и проанализированы особенности структуры энергоемких долгоживущих плазменных образований (ДПО), формируемых с помощью импульсного эрозионного разряда, в дозвуковом и сверхзвуковом режимах истечения из капилляра. Обнаружено, что в состав плазменной эрозионной струи входит тяжелая компонента, плотность которой достигает 0.02 г/см3, что обеспечивает высокий механический импульс струи и может быть причиной ее свойств, наблюдаемых в эксперименте, а именно: проникновение и устойчивое существование (без потери целостности) в потоке газа. Обсуждаются возможная природа и механизмы образования тяжелой компоненты внутри ДПО.

НИКЕРОВ А.В., ПОЖИДАЕВ Е.Д., САЕНКО В.С., ТЮТНЕВ А.П. — 2014 г.

Рассмотрены общие вопросы транспорта дырок и бимолекулярной рекомбинации носителей заряда в молекулярно допированном полистироле с предельно низкой концентрацией допанта (6 мас. %). Экспериментальные исследования выполнены с использованием радиационно-индуцированного метода времени пролета с объемной генерацией носителей заряда. Проведены численные расчеты кривых переходного тока с использованием модели многократного захвата. Достигнуто хорошее совпадение расчетных и экспериментальных кривых переходного тока. Показано, что в исследованном молекулярно допированном полимере наблюдается неравновесный транспорт дырок, а бимолекулярная рекомбинация близка к ланжевеновской при ее трактовке в рамках модели многократного захвата.

КОЛЬЦОВ Н.И., ФЕДОТОВ В.Х. — 2014 г.

Приведены результаты исследования динамического поведения многомаршрутных каталитических реакций. Выделены ограниченно-медленные и неограниченно-медленные релаксации к устойчивым стационарным состояниям и приведены оценки времен релаксации.

АРУТЮНОВ В.С., САВЧЕНКО В.И., ФОКИН И.Г. — 2014 г.

Приведены результаты экспериментов по парциальному газофазному окислению метан-этановых смесей и смесей алканов С1 С4. Рассмотрено влияние параметров процесса на соотношение метанола и монооксида углерода в продуктах реакции и продемонстрирована возможность регулирования этого соотношения, важного для последующих процессов карбонилирования продуктов.

БОРИСОВ А.А., КОВАЛЬ А.С., МАИЛКОВ А.Е., СМЕТАНЮК В.А., ФРОЛОВ С.М. — 2014 г.

Экспериментально исследована динамика процессов горения стехиометрической метановоздушной смеси при переходе волны горения из трубы большого диаметра в трубу меньшего диаметра. Показано, что совместный эффект увеличения скорости и длительности течения газа, а также его турбулизации за счет уменьшения площади поперечного сечения трубы и установки в трубе препятствий-турбулизаторов существенно увеличивает вероятность возникновения режимов горения с интенсивными ударными волнами. Получены режимы горения, ведомые ударной волной, воспламеняющей смесь на препятствиях, и распространяющиеся со скоростью до 1400 м/с на расстояниях, составляющих около 14 калибров трубы.

КЛЮЧАРЕВ А.Н., ПЕЧАТНИКОВ П.А. — 2014 г.

Приведены результаты исследования нового типа ионного источника для систем мониторинга загрязнений земной атмосферы на основе метода спектрометрии ионной подвижности. Обсуждаются результаты компьютерного моделирования процессов ионообразования в плазме барьерного разряда в смеси N2/O2 при атмосферном давлении. Показано, что фазу послесвечения барьерного разряда при атмосферном давлении воздуха можно рассматривать в качестве эффективного плазмохимического реактора широкого массового состава ионов положительной и отрицательной полярности. Приведены спектры ионной подвижности для ряда компонентов примесей атмосферного воздуха, полученные с использованием нового источника ионов. Показаны возможность и перспективность применения ионного источника в системах мониторинга загрязнений атмосферы Земли.

ШМЕЛЕВ В.М. — 2014 г.

Экспериментально и теоретически исследованы критические условия перехода поверхностного горения в режим “голубого пламени” для бедных смесей на открытой проницаемой матрице и в щелевой полости. Рассчитаны температуры поверхности матрицы и продуктов сгорания в зависимости от удельной мощности горения. Определена граница области устойчивого поверхностного горения. Показана роль радиационного экрана в расширении данной области. Экспериментально исследованы предельные режимы поверхностного горения в щелевой полости при размещении над матрицей теплоизолированного радиационного экрана с гладкой или шероховатой поверхностью. Показано, что использование шероховатого экрана приводит к существенному расширению области устойчивого горения. Поверхностное горение бедных смесей оказывается возможным при коэффициенте избытка воздуха, равном 2, и предельной удельной мощности 20 Вт/см2. С увеличением мощности до 60 Вт/см2 коэффициент избытка воздуха снижается до 1.6. Результаты экспериментов сопоставлены с расчетами и получено их удовлетворительное согласие.

АЛЕКСЕЕВ А.П., ЛЕМПЕРТ Д.Б., НЕМЦЕВ Г.Г., НЕЧИПОРЕНКО Г.Н. — 2014 г.

Исследовано горение твердотопливных образцов, содержащих цирконий или его гидрид, октоген и активное связующее. При изменении размера частиц циркония установлено, что скорость горения состава при давлении 40 атм значительно зависит от размера частиц циркония – при переходе от порошков циркония с размером частиц 30–70 мкм к порошкам с размером частиц ниже 30 мкм скорость горения возрастает почти в 2 раза. Предложена методика определения полноты сгорания циркония в составах методом дожигания конденсированного продукта сгорания.

ЗЛЕНКО Д.В., СТОВБУН С.В. — 2014 г.

Образование гелей в растворах с низкой концентрацией гелирующего агента представляет большой практический и фундаментальный интерес. Однако молекулярные детали процесса гелеобразования исследованы недостаточно. В частности, мало исследованы структурные предпосылки, определяющие способность малых органических молекул к гелированию растворов. В настоящей работе методами молекулярного моделирования рассчитаны дипольные моменты для ряда существенно различающихся по своим химическим свойствам низкомолекулярных гелаторов. Показано, что для всех рассмотренных молекул дипольный момент порядка 3 Д или больше. Это означает, что энергия диполь-дипольного взаимодействия двух молекул на расстоянии порядка 6–8 A составит порядка kT. Такое расстояние примерно соответствует контактирующим молекулам. Это позволяет предположить, что дипольный момент играет ключевую роль в процессе гелеобразования, ориентируя молекулы гелатора перед агрегацией. Именно это определяет анизометричность образующихся агрегатов и гелирование раствора.

МЕНЬШОВА Ю.В., ЮРОВА И.Ю. — 2014 г.

Исследованы вероятности предиссоциации и электронно-колебательных (вибронных) переходов между состояниями молекулы кислорода в полосе Шумана–Рунге под действием сильного лазерного поля. Для описания взаимодействия молекулы c лазерным полем было использовано приближение вращающейся волны. Вероятности предиссоциации для квазипересечения двух адиабатических молекулярных термов рассчитаны по модели Ландау–Зинера. Энергии колебательных состояний в лазерном поле найдены из диагонализации адиабатического гамильтониана в базисе волновых функций гармонического осциллятора. Определены пороги предиссоциации и рассчитаны факторы Франка–Кондона в зависимости от частоты и интенсивности внешнего электромагнитного поля.

НЕВИДИМОВ А.В. — 2014 г.

Рассмотрены основные проблемы применения метода молекулярной динамики для исследования обратных мицелл. Важнейшей проблемой является то, что в моделировании возможно бесконечно долгое существование мицеллы, которая в химическом эксперименте присутствует незначительное время или совсем не образуется. Предложен критерий отбраковки подобных маловероятных мицелл для хорошо изученных поверхностно-активных веществ.

ГОЛУБКОВ Г.В., ЛУШНИКОВ А.А., МАНЖЕЛИЙ М.И. — 2014 г.

В статье обсуждаются цели и задачи радиохимической физики. Ее возможные приложения включают в себя измерения солености вод океана и влажности почв, определение состояния растительного покрова, прогнозирование погоды и водного баланса Земли.

ЛЕБЕДЬ И.В. — 2014 г.

Уравнения многомоментной гидродинамики привлечены для решения задачи обтекания покоящейся твердой сферы. Найдены решения уравнений многомоментной гидродинамики, позволяющие интерпретировать явление вихревого испускания. Решения рисуют картину развития неустойчивости, которая качественно воспроизводит данные эксперимента в широком диапазоне значений числа Рейнольдса Re. Смена одного неустойчивого режима обтекания другим неустойчивым режимом вызвано стремлением системы отыскать наиболее быстрый путь удаления от состояния статистического равновесия. Потерявшая устойчивость система не достигает нового устойчивого положения. Такой сценарий расходится с представлениями классической гидродинамики, которая интерпретирует развитие неустойчивости в терминах бифуркационных переходов от одного устойчивого состояния к другому. Представленная картина указывает направление решения проблем, с которыми столкнулась классическая гидродинамика при интерпретации явления вихревого испускания.