Физико-технический институт низких температур  им. Б.И.Веркина НАН Украины


ОТДЕЛ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КРИСТАЛЛОВ

 И.о. заведующего отделом: доктор физико-математических наук Александр Витольдович ДОЛБИН.


Отдел (лаборатория) был создан в 1962 г. С момента создания отдела по 2007 год его возглавлял е академик (c 1990 г.) Национальной академии  наук Украины   МАНЖЕЛИЙ Вадим Григорьевич (1933-2013).  С 2007 года  по 2016 отдел возглавлял доктор физико-математических наук Вячеслав Александрович Контстантинов.

Сотрудники - доктора наук: Багацкий М.И., Долбин А.В., Константинов В.А., Кривчиков А.И.;
кандидаты наук: Гаврилко В.Г., Винников Н.А., Есельсон В.Б., Королюк О.А., Ревякин В.П., Романцова О.О., Саган В.В., Сумароков В.В.

Слева направо: первый ряд: Городилов Б.Я., Багацкий М.И., Манжелий В.Г., Константинов В.А., Долбин А.В. ,
второй ряд: Ревякин В.П., Есельсон В.Б., Королюк О.А., Кривчиков А.И, Катальникова В.В., Сумароков В.В., Гаврилко В.Г.

Основные направления научной деятельности отдела: равновесные и кинетические свойства квантовых молекулярных кристаллов (H2, HD, D2, CH4) и их растворов, классических криокристаллов (Ne, Ar, Kr, Xe, N2, CO2, CO, N2O, NH3, CH4, CD4, CCl4, SF6) и их растворов, фреонов метанового и этанового рядов, простых углеводородов, спиртов, газогидратов, фуллеритов, нанотрубок и других наноматериалов (чистых и допированных).

Исследуемые свойства: теплоемкость, теплоты фазовых переходов, тепловое расширение, сжимаемость, изохорная и изобарная теплопроводность, диэлектрическая проницаемость, конверсия, квантовая диффузия (конфигурационная релаксация), сорбция и термостимулированная десорбция.
Исследования выполняются в интервале температур от 0.4 до 300К и давлений до 8000 атм.

Экпериментально-методические возможности отдела:
низкотемпературная дилатометрия для исследования теплового расширения твердых тел в интервале температур 1-24К, низкотемпературная адиабатическая калориметрия для исследования теплоемкости и тепловых эффектов (0.4-300К), экспериментальные методики для исследования изобарной теплопроводности и изохорной теплопроводности (2-300К), методика исследования диэлектрической проницаемости.

Некоторые принципиальные результаты, полученные в отделе:

- обнаружение квантовой диффузии в твердом дейтерии,
- обнаружение сильного уменьшения переноса гелия сверхтекучей пленкой на поверхности твердого пара-водорода,
- обнаружение стеклоподобного поведения слабых растворов криокристаллов,
- обнаружение новых механизмов сильного влияния примесей на тепловые свойства кристаллов при низких температурах,
- обнаружение отрицательного теплового расширения фуллерита С60 при гелиевых температурах, - обнаружение спин-ядерной конверсии дейтерометана в твердом растворе СD4-Kr при гелиевых температурах,
- обнаружение существования и взаимного превращения различных ориентационных стекол в фуллерите С60, допированном газами,
- обнаружение стеклоподобного поведения теплопроводности клатратных газогидратов в широком интервале температур (2- 200К);
- обнаружение квантовой диффузии примесей He, H2, Ne в фуллерите С60 при низких температурах (Т < 80К);
- впервые измерен коэффициент радиального теплового расширения нанотрубок и исследованы процессы пространственного перераспределения примесных частиц на поверхности и внутри жгутов нанотрубок.;
- впервые экспериментально исследована теплоемкость одномерных (1D) цепочек атомов полученных путем адсорбции газов в канавках связок углеродных нанотрубок.

Экспериментально показано, что квантовая диффузия в твердых водороде и дейтерии определяется туннельным переносом углового момента молекулы, а не переносом массы, обнаружено частичное дипольное упорядочение в твердых СО и N2О при гелиевых температурах, обнаружен и объяснен эффект возрастания с температурой изохорной теплопроводности ряда молекулярных кристаллов в области температур выше дебаевской,.изучен и объяснен изотопический эффект в теплоемкости твердых концентрированных ориентационно-разупорядоченных растворов СD4 и СН4 в Kr, экспериментально показано, что при гелиевых температурах доминирует гибридный механизм конверсии молекул СD4 и СН4 в растворах СD4 и СН4 в Kr.

Сотрудниками отдела опубликовано около 450 статей в реферируемых научных журналах.

Сотрудники отдела осуществляют постоянный обмен научной информацией и ведут совместные исследования с учеными из разных стран. В частности, активное научное сотрудничество существует со следующими научными центрами:

- Department of Experimental Physics, Umea University (Швеция),
- W. Trzebiatowski Institute of Low Temperature and Structure Research PAS, (Польша),
- Laboratoire des Colloїdes, Verres et Nanomateriaux Universite Montpellier II (Франция),
- Physics and Astronomy Department Michigan State University East Lansing, (США),
- Instituto de Estructura de la Materia, CSIC, (Испания),
- Institut fur Experimentelle and Angewandte Physik, (Германия),
- Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г. Алматы, (Казахстан),
- Института физики твердого тела РАН (Россия),
- Института теплофизики Уральского отделения РАН (Россия),
- Faculty of Science Osaka City University, (Япония)

Сотрудники отдела являются соавторами 7 монографий:

  1. "Свойства твердого и жидкого водорода". Изд. стандартов, Москва, 1969, (изд. на английском языке, Jerusalem, Israel,1971)

  2. "Криокристаллы". Изд. "Наукова думка", Киев, 1983

  3. "Свойства конденсированных фаз водорода и кислорода". Изд. "Наукова думка", Киев, 1984

  4. "Handbook of properties of condensed phases of hydrogen and oxygen". Hemisphere Publishing Corp., 1991

  5. "The Physics of Cryocrystals". AIP Press, New York, 1996

  6. "Handbook of Binary Solution of Cryocrystals". Begell House Inc. New York,1997

  7. "Structure and thermodynamic properties of cryocrystals (handbook)" Begell House Inc., New York, 1999