Крайнюкова Н. В. Кріогенні наноструктури у відкритій та обмеженій геометрії: вплив нанорозміру на структурні властивості

Дисертацію присвячено встановленню взаємозв’язку між розмірами наноструктурованих об’єктів та їх властивостями: структурою, фазовими станами і перетвореннями у атомних та молекулярних наносистемах, сорбційними спроможностями карбонових стільників, а також вивченню характеристик поверхонь затверділих газів і перовскітів. У дисертації вперше відтворено повну послідовність найбільш енергетично вигідних структур атомарних нанокластерів у діапазоні розмірів від 13 до ~105 атомів. Зокрема встановлено, що при розмірах N ~ 105 атомів формується ГЩУ структура у відповідності з прямими теоретичними передбаченнями, що також підтверджено у рентгенівському дослідженні при сплавленні кластерів аргону. В експериментах на кластерах квантового об’єкту дейтерію, занурених в надплинний гелій, виявлено, що кластери з числом молекул N < 300 втрачають свою стабільність навіть нижче λ точки, а кластери розміром меншим за 100 молекул є нестабільними навіть у основному стані. Досліджена релаксація поверхневих структур азоту і окису вуглецю показала дуже низьку імовірність формування великих кластерів азоту з осями симетрії п’ятого порядку. У експериментах з нанокластерними конденсатами N2O на підкладці виявлено формування впорядкованої по асиметричних кінцях лінійних молекул структури Р213, а також знайдено два різні типи аморфних станів, один є подібним до замороженої рідини, а другий є полікластерною формацією. У експериментах з дифракції швидких електронів на відбиття вперше отримано повний образ квазідвовимірної оберненої поверхневої решітки. Знайдено ефект стиснення кристалічної решітки паралельно поверхні незбуреного кристала SrTiO3 в інтервалі температур 5–300 К, що посилюється при зниженні температури. Синтезовано нову вуглецеву стільникову структуру з низькою густиною, отриману з сублімованого у вакуумі графіту, у якій стінки між комірками сформовано лише з одного шару графену. Знайдено методики насичення нової коміркової вуглецевої структури – карбонових стільників рекордними кількостями важчих інертних газів Ar, Kr і Xe, які становлять 4 – 7 відсотків від кількості атомів вуглецю у матриці. Виявлено двоступеневий характер десорбції двоокису вуглецю з вуглецевих стільників, який пов’язується з різною взаємодією молекул з матрицею у вузьких і широких каналах. Встановлено, що завдяки сильному зв’язуванню зі стінками каналів десорбція CO2 зі стільникової структури не завершується навіть при температурі, майже втричі вищій, ніж температура сублімації з плоских підкладок у вакуумі.