Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Ключевые результаты за отчетный период: В рамках проекта, посвященного исследованию слоистых квазикристаллов Фибоначчи, проведены нейтронно-оптические расчеты, направленные на понимание влияния квазипериодичности на нейтронно-оптические свойства систем сверхпроводник/ферромагнетик. -> Установлена сходимость коэффициента отражения: Расчеты коэффициента отражения нейтронов для квазипериодической структуры Gd(2 нм)/Nb(25 нм) показали, что, начиная с порядка Фибоначчи F10, дальнейшее увеличение порядка структуры практически не влияет на коэффициент отражения. Это указывает на достижение определенного предела в формировании нейтронно-оптических свойств структуры при увеличении сложности квазипериодического упорядочения. -> Визуализация "квази-брэгговских" пиков: Сравнение коэффициентов отражения нейтронов для квазипериодических, периодических и неупорядоченных структур показало наличие четко выраженных "квази-брэгговских" пиков в квазипериодической структуре. Это подтверждает наличие дальнего порядка в квазипериодической системе, несмотря на отсутствие строгой периодичности. -> Оценка поглощения нейтронов: Проведено исследование влияния поглощения нейтронов. Показано, что при определенных условиях квазикристаллическая структура может поглощать больше нейтронов, чем аналогичная периодическая структура, что может быть использовано для создания новых материалов для нейтронной оптики. Данные результаты указывают на то, что системы, состоящие из чередующихся сверхпроводящих и ферромагнитных слоёв, оптимальны для исследования с помощью рефлектометрии поляризованных нейтронов. Данные системы позволят изучать нетривиальные сильнокоррелированные явления, такие как фрактальная сверхпроводимость и дальний магнитный порядок в квазипериодической системе, а также их сосуществование. Слоистые системы Фибоначчи перспективны из-за возможности усиления вторичных сигналов и устойчивости к ошибкам изготовления. Моделирование показало устойчивость к пропуску слоев и ошибкам в толщине, а также выявило влияние соотношения плотностей длин рассеяния материалов на коэффициент отражения. Проведен анализ гибридных систем (Nb/Pd, Ni/Zr) для подготовки к исследованию наводороживания. Показана необходимость напыления систем Фибоначчи до 10 порядка (около 70 слоев), что является сложной технической задачей. В настоящее время несколько групп занимаются синтезом таких наногетероструктур из разных металлов (нормальных, магнитных и сверхпроводящих) методами магнетронного распыления и молекулярно-лучевой эпитаксии. Дополнительно предложено исследовать динамику водорода в таких системах, развит метод меченных слоев в рефлектометрии поляризованных нейтронов, проведены исследования влияния сверхпроводимости на гелимагнитное упорядочение и электромагнитного эффекта близости, а также проводится модернизация рефлектометра РЕМУР. В отчетный период предложено и разработан проект по исследованию динамики водорода в слоистых системах Фибоначчи типа ниобий/палладий с использованием рефлектометрии поляризованных нейтронов (РПН) - мощного метода для изучения слоистых структур, позволяющего получить информацию о распределении плотности вещества и намагниченности, а также неоднородностях структуры (шероховатости, кластеры и т.д.). Проект направлен на изучение как традиционных периодических сверхрешеток, так и квазипериодических систем Фибоначчи, представляющих интерес для фундаментальной и прикладной науки, в частности, для создания нанопокрытий с устойчивостью к излучению и диффузии легких атомов. Системы ниобий/палладий рассматриваются как перспективные функционально-градиентные материалы для водородной энергетики. Работа направлена на детальное исследование многослойных Nb-Pd систем с помощью нейтронной рефлектометрии и комплементарных методов, включая квазипериодические структуры Фибоначчи. Впервые предлагается исследовать нейтронно-оптические свойства и особенности переноса водорода в слоистых квазипериодических системах, а также использовать метод вариации контраста (протий/дейтерий). Развит метод применения меченных слоев (ферромагнетики или поглотители нейтронов) в рефлектометрии поляризованных нейтронов, что позволяет регистрировать нейтроны с переворотом спина или гамма-кванты. Моделирование слоистой структуры Nb/Pd, имитирующей функционально-градиентный материал, показало возможность успешной детекции водорода и построения его распределения с помощью меченных слоев, определены оптимальные параметры для улучшения качества сигнала. Планируется экспериментальная проверка полученных результатов и применение метода для исследования слоистых систем Фибоначчи. Исследовано влияние сверхпроводимости на гелимагнетизм в низкоразмерных гетероструктурах Dy/Nb и Ho/Nb (ферромагнетик/сверхпроводник) на источнике CSNS, но прямого влияния не обнаружено, что может быть связано с сильным обменным взаимодействием в слоях гелимагнетика. Также изучен электромагнитный эффект близости в системе Nb/V/Gd/Nb методом рефлектометрии поляризованных нейтронов. Обнаружено, что при отсутствии сверхпроводимости (12К) наблюдается намагниченность во всех слоях, вероятно из-за проникновения Gd. При появлении сверхпроводимости в Nb (5.5К), намагниченность Nb вблизи Gd резко возрастает, а намагниченность V уменьшается вблизи Gd, но возрастает на некотором расстоянии. При дальнейшем охлаждении (1.5К), намагниченность в сверхпроводниках уменьшается, а распределение намагниченности в V меняется на расстоянии до 50А от границы с Gd. Интегральная намагниченность структуры возрастает при охлаждении. Проводится модернизация рефлектометра РЕМУР на реакторе ИБР-2м , включающая замену прерывателя нейтронного пучка (для снижения фона и повышения светосилы), узла поляризации, системы коллиматоров и криостата (до T=0.5 К, H=3 Тл, с вращением поля и регистрацией гамма-квантов и ЯМР). Разрабатывается новый детектор для регистрации рассеянных нейтронов с Q>0.25 Å-1. На рефлектометре испытан стенд с ВЧ магнитным полем. По результатам проекта планируются публикации по темам: нейтронные оптические расчеты Фибоначчи, применение меченных слоев в рефлектометрии, влияние сверхпроводимости на гелимагнитное упорядочение и электромагнитный эффект близости.