Подведён итог многолетних исследований слоистых перовскитоподобных структур. Сделаны прогнозные оценки возможности синтеза новых слоистых перовскитоподобных соединений. Рассмотрены неискажённые тетрагональные фазы (прафазы) с пространственной симметрией P4/mmm и I4/mmm. На основе этих прафаз могут быть получены менее симметричные кристаллы.

Выполнен кристаллохимический анализ структур составов А₃ОХ, где А - одновалентный катион, О - кислород, Х - галоген или группа CN, которые являются структурными антиподами перовскитов. Эти структуры представляют идеальный случай реализации ионных кристаллов при двенадцатикратной координации для одновалентных анионов. Результаты работы свидетельствуют о возможности синтеза 24 новых соединения (сейчас известно 5). Рассчитаны параметры прогнозируемых кубических ячеек.

Проведен кристаллохимический анализ структур перовскитоподобных карбидов и нитридов. Определены геометрические области существования кубических фаз и наиболее вероятные составы, в которых они возможны. Прогнозируется ~ 100 новых представителей в каждом семействе.

Выполнены исследования влияния размера, формы катионов и занимаемых ими кристаллографических позиций на последовательность искаженных фаз и механизм фазовых переходов во фтористых соединениях со структурой эльпасолита-криолита. Установлено, что в зависимости от распределения катионов по неэквивалентным кристаллографическим позициям могут реализоваться структурные превращения типа порядокбеспорядок и/или смещения. Анализ результатов многочисленных структурных и калориметрических экспериментов показал, что на основе гипотезы о напряженности межатомных связей вполне удовлетворительно можно прогнозировать величину параметра элементарной ячейки, наличие и температуры фазовых переходов во вновь синтезируемых галоидных кристаллах со структурой эльпасолита.

Выполнены калориметрические исследования теплоемкости сегнетоэлектриков - релаксоров: PbMg_1/3Nb_2/3O₃ и PbFe_1/2Ta_1/2O₃. Приоритетным результатом является обнаружение областей аномального поведения теплоемкости, связанного с неклассическими фазовыми переходами. Показано, что результаты могут быть удовлетворительно интерпретированы в рамках концепции мягкой моды и сферической модели случайных связей - случайных полей.

На основе данных теплофизических и структурных исследований ряда упорядоченных перовскитов Pb₂B'B"O₆ выполнен анализ механизма претерпеваемых ими фазовых переходов. Установлено, что основной вклад в энтропию структурных превращений в соединениях Pb₂MgWO₆, Pb₂CoWO₆, Pb₂CdWO₆ и Pb₂YbTaO₆. обусловлен процессами позиционного упорядочения ионов свинца. Уточнена модель разупорядочения ионов свинца в кубической фазе. Построена обобщенная фазовая диаграмма, устанавливающая взаимосвязь между различными последовательностями структурных искажений. Установлено, что небольшая величина изменения энтропии (~0.3 R) в Pb₂MgTeO₆, характерная для переходов типа смещения, согласуется с наличием экспериментально наблюдаемой мягкой моды колебаний кислородного октаэдра и отсутствием упорядочения ионов свинца в искаженной фазе.

Методами поляризационной микроскопии и комбинационного рассеяния света обнаружены фазовые переходы под действием гидростатического давления в кубическом кристалле ScF₃. Проведен неэмпирический расчет динамики решетки этого кристалла в зависимости от давления. Получено, что при нормальном давлении в спектре колебаний решетки мягкие моды отсутствуют, а под давлением появляется мягкая ветвь колебаний, что свидетельствует о неустойчивости кубической фазы.

Проведен свободный от подгоночных параметров расчет спектра колебаний решетки кристалла Rb₂KLuF₆, построен эффективный гамильтониан и исследованы его термодинамические свойства методом Монте-Карло. Получено, что кристалл Rb₂KLuF₆ должен испытывать фазовый переход из кубической в тетрагональную фазу при температуре Т_с = 660 К, значение которой почти в два раза превышает экспериментальную величину Т_с^экс = 360 К.

В рамках неэмпирической модели ионного кристалла вычислены энергии кристаллов RbMnХ₃ (Х = F, Cl, Br) в трех структурах: кубической, двух- и шестислойной гексагональных и исследовано поведение этих кристаллов при воздействии гидростатического давления. Получено, что RbMnF₃ - стабилен в структуре перовскита. Кристалл RbMnCl₃ при нормальных условиях стабилен в шестислойной гексагональной структуре, а при давлении ~ 10 кбар переходит в кубическую фазу. Результаты вычислений находятся в очень хорошем согласии с экспериментальными данными. Кристалл RbMnBr₃, как следует из расчета, также стабилен в шестислойной гексагональной структуре, а при давлении ~ 100 кбар переходит в двухслойную гексагональную структуру.

Кристаллическая структура RbMnCl₃, испытывающего структурное превращение при 270 К и переход в антиферромагнитное состояние при 92 К, исследована методом порошковых нейтронограмм на Фурье-дифрактометре (ОИЯИ, Дубна) при температурах 286 и 200 К. Уточнение методом Ритвельда при комнатной температуре подтвердили гексагональную симметрию P63/mmс. На нейтронограмме при 200 К обнаружено расщепление пиков типа (h0l). В соответствии с результатами теоретико-группового анализа наиболее вероятными пространственными группами для низкотемпературной фазы являются С2/m и С12/c1. Для определения магнитной структуры кристалла, на дифрактометре ДН-2 исследовались нейтронограммы в широком температурном интервале от 290 до 10 К. На порошковых нейтронограммах в области больших d (5 — 6 Å) при Т < TN наблюдался рост магнитных пиков, а их положение совпало с положением пиков (102), (101) и (100) гексагональной ячейки. Сверхструктурных пиков не обнаружено. Следовательно можно предположить, что магнитная и химическая элементарные ячейки RbMnCl₃ совпадают. При исследовании магнитного рассеяния от монокристалла магнитных вкладов для направлений [100] и [110] не наблюдалось. Следовательно, магнитный момент располагается в плоскости, перпендикулярной оси с.

Проведено прецизионное нейтронографическое исследование структуры Rb₂KFeF₆ выше и ниже точки структурного фазового перехода (Т_о = 170 К). Уточнены координаты атомов в кубической фазе (Fm3m). Атомы фтора распределены по кольцу, лежащему в плоскости, перпендикулярной направлению K—F—Fe. Уточнение структуры с учетом анизотропии тепловых колебаний привело к локализации атомов F в позиции 96k, т.е. они разупорядочены по 4 эквивалентным положениям. Однозначный вывод о направлении смещения атомов Rb затруднен в силу незначительной разницы температурных параметров для трех типов смещения. Установлено, что пространственная группа низкотемпературной фазы - орторомбическая (Pmnn). Определены положения атомов в элементарной ячейке.

Выполнены калориметрические и оптические исследования двух кристаллографических модификаций сегнетоэлектрика-сегнетоэластика NH₄LiSO₄. Изучена кинетика монотропного фазового превращения из метастабильной фазы в стабильную. Установлено, что причиной существования метастабильной модификации являются неравновесные условия кристаллизации, приводящие к реализации слоистой структуры кристалла, предрасположенной к адсорбции маточного раствора в межслоевые полости. Исследовано влияние постепенного замещения тетраэдрического иона аммония сферическим катионом Cs на устойчивость исходной и искаженных фаз NH₄LiSO₄. Построена фазовая диаграмма температура — состав системы NH₄LiSO₄ — CsLiSO₄. Установлено существование тройной точки, в которой происходит смена последовательности структурных искажений. Граница между сегнетоэлектрической и сегнетоэластической фазами характеризуется весьма значительным коэффициентом dT/ dx.

Выполнены рентгеноструктурные исследования:

• боратных стеклах с нанокристаллическими добавками с целью определения размеров нанокристаллитов;
• 4-х органических энергоемких соединений и уточнена их структура (исследования выполнены совместно с СибГТУ);
• монокристаллов Pb₃Ga₂Ge₄O₁₄ и Ba₃Ga₂Ge₄O₁₄, принадлежащих семейству лангасита с целью определения их структуры;
• 20 образцов биополимеров и определена степень их кристалличности.

Получен ряд стекол на основе тетрабората стронция, допированных стронцием и иттербием.

Выращены кристалла PbB₄O₇, проведены паспортизационные измерения акустических и акустооптических характеристик.

Отработан процесс лазерного напыления стекол системы SrB₄O₇-EuO, изучены их оптическое поглощение в УФ области спектра и магнитные свойства при низких температурах.

Для осуществления автоматизированного контроля (САК) состояния основных сооружений Вилюйской ГЭС-3 разработаны, изготовлены и частично находятся в стадии изготовления и наладки один рабочий образец совмещённого блока БС, ВК, ГК и 34 рабочих экземпляра ДК, совмещённого с дополнительным узлом усиления и согласования.

Разработаны и испытаны управляющие программы для аппаратного комплекса АК-1 САК и проходят окончательную отладку совместно с изготовленными блоками.

Работы выполнены при поддержке:

• Грантов РФФИ №№ 99-02-17375, 00-02-16034, 00-02-17792,
  00-15-96790, 02-02-16428
• Гранта ККФН-РФФИ (Енисей) № 02-02-97707
• Гранта INTAS № 97-10177
• Интеграционного проекта N 7 СО РАН "Синтез, строение, свойства неупорядоченных композиций"
• Гранта ICDD (Международный центр дифракционных исследований)
• ФЦП "Интеграция": проекты № Б001/850, №Я0007/2303.
• Хоздоговор с ОАО Вилюйская ГЭС (N 2001 от 03.01.01)

Лаборатория Кристаллофизики