Ответственный: д.ф.-м.н..Курбаков А.И.
Порошковая нейтронная дифракция (NPD) традиционно является ключевой методикой в исследованиях по физике конденсированного состояния, материаловедении (в том числе, в создании новых материалов, наноматериаловедении, энергетическом материаловедении, создании лекарственных препаратов и т.п.). Данная методика практически не имеет ограничений в выборе объектов изучения.
Ответственный: м.н.с. Кибалин Ю.А.
Исследование внутреннего движения в веществах, в том числе атомных и ионных колебаний кристалла, всегда было одной из фундаментальных задач физики твердого тела. Движение атомов определяет такие макроскопические свойства вещества, как теплопроводность, тепловое расширение, и влияет практически на все другие физические свойства. В последнее время появился большой интерес к атомным колебаниям в наноструктурированных объектах, что связано как с потенциальными практическими приложениями, так и важностью для фундаментальной науки.
Ответственный: к. ф.-м. н., с.н.с. Зобкало И.А.
Дифракция нейтронов является уникальным методом исследования магнитных явлений в веществе на микроскопическом уровне. Это связано с тем, что нейтрон обладает магнитным моментов, что приводит к различным магнитным взаимодействиям при их рассеянии. Дифракция нейтронов позволяет детально исследовать магнитное упорядочение в кристаллах, выяснить величину и направление магнитных моментов на конкретных ионах. Использование пучков поляризованных нейтронов обеспечивает исключительную информацию о магнетизме исследуемых соединений.
Ответственный: н.с. Копица Г.П.
Малоугловое (МУРН) и ультра малоугловое (УМУРН) рассеяние нейтронов – дифракционные методы, которые используются для изучения надатомной структуры вещества в физике конденсированного состояния вещества, в физико-химических процессах дисперсных систем и т.д. Методы одинаково успешно применяется для изучения фундаментальных проблем и для решения технологических задач.
В МУРН и УМУРН используется излучение с длинной волны в несколько ангстрем, т.е. порядка межатомных расстояний в конденсированной фазе вещества. Поэтому, для исследования надатомной структуры (мезоструктуры) – неоднородностей гораздо большего масштаба, чем атом, достаточно исследовать картину рассеяния в области малых углов. Важнейшей особенностью методов МУРН и УМУРН является возможность анализа мезоструктуры разупорядоченных сред. Данные методы широко применяется при изучении ядерных и магнитных неоднородностей в различных материалах, в том числе при исследовании пористых сред, сплавов, нанопорошков, неорганических и органических золь-гель нанокомпозитов и т.п., в которых присутствует сильная дисперсность контрастирующих неоднородностей в масштабе от десятков ангстрем до нескольких микрон.
Ответственный: н.с. Копица Г.П.
Исследования физических свойств магнитных наноструктурированных материалов является важным направлением в современной науке. Это связано, в частности, с тем, что, во-первых, быстрое развитие технологий синтеза позволяет создавать наноструктуры со сложной топологией, химическим составом и, порой, трудно предсказуемым магнитным поведением. Во-вторых, сочетание магнитных свойств материалов с упорядоченностью наноразмерных элементов зачастую приводит к появлению сложной магнитной структуры, исследование которой чрезвычайно важно с точки зрения развития теории магнетизма. Магнетизм в этих системах экспериментально изучается, как правило, интегральными методами, которые, однако, не могут дать ответа на вопрос о пространственном распределении и характере спиновых корреляций, что важно для понимания физических процессов в данных материалах. В тоже время, данную информацию можно получить, используя методы малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов (МУРПН) благодаря тому, что нейтроны, обладая спином и, соответственно, магнитным моментом, интенсивно рассеиваются на неоднородностях магнитной индукции в образце. Источниками таких неоднородностей могут быть как длиннопериодические структуры, образованные атомными магнитными моментами, так и статические и динамические флуктуации намагниченности в кристаллических и аморфных ферромагнетиках, спиновых стеклах, или вихри магнитного потока в сверхпроводниках.
Ответственный: м.н.с. Тарнавич В.В.
Нейтронная рефлектометрия является дифракционным методом исследования плоских границ раздела сред путем анализа зеркально отраженных низкоэнергетичных (холодных) нейтронов с длиной волны порядка λ = 1 ÷ 10 Å, падающих под малыми углами (~10-3 ÷ 10-1 рад) к плоскости границы. При больших углах рефлекометрия переходит в широкоугольную дифракцию. По типу изучаемых объектов различают рефлектометрию немагнитных и магнитных сред. В первом случае используются пучки неполяризованных нейтронов и изучается профиль ядерного нейтронно-оптического потенциала вдоль нормали к поверхности образца на глубинах до нескольких тысяч Å. Предметом изучения при этом являются поверхности жидкостей, кристаллических или аморфных тел (пластины бесконечно большой площади по отношению к их толщине, тонкие пленки на подложках), а также внутренние границы в системах жидкость - жидкость, жидкость - твердое тело, пленка - подложка. С помощью поляризованных нейтронов изучается магнитный профиль образца вдоль нормали к его поверхности, то есть поведение вектора локальной намагниченности вглубь образца. В частности, исследуются особенности магнитных свойств приповерхностной (толщиной до 10 000 Å) области ферромагнетиков, идеальных диамагнетиков – сверхпроводников или многослойных структур. Объектами изучения в этом случае являются, как правило, пластины большой площади или тонкие плёнки на подложках.
