XXX Зимняя Школа по химии твердого тела

УДК 351   
 
 
 
 
 
Печатается по решению 

ББК 781  
 
 
 
 
 
оргкомитета Зимней школы 

 
 
 
 
 
 

Редакционная коллегия: 

Е. С. Буянова, Л. Я. Гаврилова, А. Ю. Зуев, 

М. В. Морозова, В. А. Черепанов  

 
 

 
 
 
 
XXX Зимняя Школа по химии твердого тела, Екатеринбург, 9–10 февраля 

2021 г. : материалы. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2021. – 108 с. : ил. – 

ISBN 978-5-7976-3245-8  
 
 
Текст: электронный 

 
 
 
В сборнике представлены краткие конспекты лекций ведущих ученых, 

прочитанных ими на Зимней школе по химии твердого тела, а также результаты 
исследований молодых ученых, представленных на молодежной секции в виде 
устных докладов.  

Адресовано студентам, аспирантам, преподавателям, научным работни-

кам вузов и институтов Академии наук. 

 

 
 
  УДК 351 
   ББК 781 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
© Уральский федеральный университет, 2021 

 
ISBN 978-5-7976-3245-8 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Материалы лекций ведущих ученых  
 
 
 
 
6 

Уваров Н. Ф. Композиционные твердые электролиты: транспортные 

свойства и методы дизайна  
 
 
 
 
 
 
 
7 

Сунцов А. Ю., Политов Б. В. Особенности дефектной структуры и  

функциональные свойства слоистых перовскитоподобных кобальтитов 
11 

Красилин А. А. Сворачивание кристаллических слоев  
 
 
13 

Maignan A., Daou R., Guilmeau E., Lebedev O., Hébert S. (Magneto)  

thermopower and thermal conductivity in oxides and sulfides  
 
 
15 

Bachmann 
J. 
Interfaces 
designed 
atom 
by 
atom 

and nanometer by nanometer to optimize charge transfer in energy conversion 
18 

Абрамов П. А., Мухачева А. А. Благородные металлы в химии  

полиоксометаллатов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 

Левшакова А. С., Хайруллина Е. М., Панов М. С., Шишов А. Ю.,  

Гордейчук Д. И., Данилова Е. Е., Логунов Л. С., Тумкин И. И. Лазерные  

технологии в приложении к химии поверхности: создание микроструктуриро-

ванных металлических и сенсорных материалов 
 
 
 
 
22 

Скорб Е. В. Реакционно-диффузионно химические процессы на границе 

металлов и полупроводников с полимерными нанослоями для систем биомеди-

цинского назначения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26 

Охохонин А. В. Электрокаталитические покрытия для задач молекулярной 

сенсорики 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 

Norby T., Sun X. Surface protonic conduction in porous oxides  
 
31 

Материалы молодежной секции  
 
 
 
 
 
33 

Синельникова Ю. Е. Синтез мезопористых углеродных материалов 
34 

Мозговых С. Н., Шишкин Д. А., Баранов Н. В., Селезнева Н. В. Влияние 

нестехиометрии на физические свойства монокристаллов Fe7±δSe8 
 
36 

Пермякова А. Е., Русских О. В., Остроушко А. А. Характеристики синтеза 

в реакциях горения, структура и каталитическая активность перовскитов 

La0.9M0.1MnO3 (M - Li-Cs): влияние допирующего иона, состава прекурсора 38 

Ноговицына А. А., Лепеха С.В. Количественное определение каолинита в 

смеси 
глинообразующих 
минералов 
методом 
инфракрасной  

Фурье спектроскопии  
 
 
 
 
 
 
 
 
41 

Гордеев Е. В. Исследование влияния pH осаждения слоистого гидроксида 

гадолиния на значение размера области когерентного рассеяния  
 
45 

Тарутина Л. Р., Лягаева Ю. Г., Данилов Н. А., Медведев Д. А.  

Допирование 
переходными 
элементами 
как 
способ 
улучшения  

поляризационных характеристик электродных материалов на основе церато-

цирконатов бария 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
48 

Бадретдинова В. Т., Серых Т. А., Уласевич С. А. Синтез гидроксиапатита 

для формирования биопокрытий с локальной доставкой лекарств 
 
52 

Еникеева М. О. Фазовые превращения наночастиц состава La1-xYxPO4 в 

гидротермально-микроволновых условиях 
 
 
 
 
 
55 

Лепеха С. В., Берзин С. В. Изучение природного битума методом  

инфракрасной Фурье спектроскопии 
 
 
 
 
 
 
58 

Носовец В. С., Шерокалова Е. М., Селезнева Н. В. Особенности синтеза 

высокоинтеркалированных слоистых соединений Fe0.75Ti(S,Se)2  
 
62 

Русакова Д. С., Калинина Е. Г. Влияние допирования магнием наночастиц 

оксида алюминия на свойства керамики, полученной методом электрофорети-

ческого осаждения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
64 

Серых Т. А., Бадретдинова В. Т. Исследование влияния оптически  

активных аминокислот на образование синтетического гидроксиапатита 
68 

Стекольщикова А. А., Николаев, К. Г., Скорб Е. В. Электрохимический 

иммуноферментный анализ вирусов 
 
 
 
 
 
 
72 

Акрамов Д. Ф., Селезнева Н. В., Баранов Н. В. Влияние температуры  

отжига на фазовый состав и магнитное состояние соединений (Co1-xFex)7Se8 77 

Дорошенко Н. С., Ооржак Д., Топорова Н. М., Шерокалова Е. М.  

Получение и исследование свойств гидридных материалов на основе  

диселенида ниобия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
79 

Звонарева И. А., Касьянова А. В., Медведев Д. А. Условия формирования 

газоплотной керамики на основе BaSn1-xYxO3 и ее структурные и электротранс-

портные свойства 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
81 

Михайловская З. А., Климова А. В., Никитина А. А. Области существова-

ния и оптические свойства твердых растворов со структурой шеелита в систе-

мах на основевисмут- и ванадий-замещенного SrMoO4 
 
 
 
85 

Лучников С. В., Кислов Е. В., Баранов Н. В., Селезнева Н. В. Исследование 

фазового 
состава 
и 
сверхпроводящих 
свойств 
халькогенидов 
железа,  

допированных титаном  
 
 
 
 
 
 
 
 
87 

Разгуляева В. М., Леонидова О. Н. Электрофизические свойства двойного 

ванадата иттербия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
90 

Семейкин Е. И., Горбов Л. Е., Топорова Н. М., Шерокалова Е. М.  

Структура, транспортные и магнитные свойства соединений FexTa1-yFeyS2 
93 

Timralieva A. A., Shilovskikh V. V., Kukhtenko E. V., Skorb E. V. Melamine 

barbiturate crystal twinning as a function of temperature  
 
 
 
95 

Толкачева А. С. Нестехиометрические гранаты как перспективные  

электродные материалы 
 
 
 
 
 
 
 
 
99 

Упорова Н. С., Упоров С. А. Уникальные свойства аморфных сплавов  

Gd-Sc-Al-Co-Ni  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
103 

Федотова Е. В., Упорова Н. С. Методические особенности температурной 

калибровки прибора ДТА 
 
 
 
 
 
 
 
 
106 

Филатов Н. М., Надольский А. Л. Исследование магнитных и  

электрических свойств стронциевых перовскитов, легированных железом 
108 

МАТЕРИАЛЫ ЛЕКЦИЙ ВЕДУЩИХ УЧЕНЫХ 

Н. Ф. Уваров 1, 2, 3 

1 Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск 

2 Новосибирский государственный университет, Новосибирск 

3 Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск 

e-mail: uvarov@solid.nsc.ru 

КОМПОЗИЦИОННЫЕ ТВЕРДЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ:  

ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ДИЗАЙНА
 

Композиционные твердые электролиты типа «ионная соль – оксид»  

MX-A можно рассматривать как новый класс ионных проводников, обладаю-

щих высокой ионной проводимостью. Сочетание высокой проводимости с по-

вышенной механической прочностью, широкие возможности целенаправленно-

го контролирования свойств электролита путем варьирования типа и концен-

трации добавки делают композиты перспективными для практического исполь-

зования в реальных электрохимических системах. Оказалось, что возрастание 

проводимости при допировании дисперсными оксидами, наблюдается практи-

чески во всех композитах на основе классических (не суперионных) ионных со-

лей и является общим эффектом, который требует научного объяснения и тео-

ретического обоснования. Увеличение ионной проводимости при гетерогенном 

допировании может быть объяснено в рамках модели пространственного заря-

да, предложенной Вагнером и Майером, которая, в свою очередь, представляет 

собой вариант классической модели Френкеля. С помощью модели простран-

ственного заряда удается объяснить многие закономерности, наблюдаемые в 

композитах. При этом наиболее хорошо интерпретируются экспериментальные 

данные для композитов с добавками относительно крупнодисперсных оксидов. 

Однако модель пространственного заряда в ее классической форме корректна 

лишь для идеального кристалла, контактирующего с вакуумом или с бесструк-

турной средой и, естественно, не учитывает реальные особенности контакта 

фаз: изменение структуры ионного кристалла (например, при эпитаксиальном 
                                                 
© Уваров Н.Ф., 2021 

контакте), влияние упругих напряжений, образование дислокаций и т. д. Кроме 

того, если концентрация дефектов на поверхности достаточно велика, то нельзя 

пренебрегать и взаимодействием между дефектами, приводящим к их упорядочению, 
образованию сверхструктур и даже к образованию метастабильных поверхностных 
фаз. 

Известно, что проводимость композитов возрастает с уменьшением размера 
частиц допанта. Следовательно, для практических применений наиболее 

интересны композиты, содержащие оксиды с наноразмерными зернами (порядка 
10 нм). Очевидно, что при равномерном перемешивании такого оксида с 

ионным компонентом должен образоваться нанокомпозит, свойства которого 

будут существенно зависеть от энергии поверхностного взаимодействия и особенностей 
контакта между фазами. В композитах с крупнозернистыми добавками 
наличие поверхностей или межфазных контактов, практически не отражается 
на объемных свойствах ионной соли, и увеличение проводимости является 

чисто поверхностным эффектом. Однако до сих пор во многих случаях остается 

неясным, что является первичной причиной роста проводимости: специфическое 
межфазное поверхностное взаимодействие или тривиальный эффект возрастания 
собственной поверхностной проводимости. Для ответа на этот вопрос 

необходимо иметь информацию о проводимости поликристаллов. В наноком-

позитах практически весь объем ионной соли находится на поверхности межфазного 
контакта, поэтому ее структура и термодинамические характеристики 

могут существенно изменяться. В частности, если у ионного соединения существует 
высокотемпературная разупорядоченная фаза, то в нанокомпозите она 

может оказаться стабильной при низких температурах. В этом случае состояния, 
стабилизированные поверхностным взаимодействием, являются неавтономными 
фазами, т. к. они не могут существовать в виде отдельных фаз. Примерами 
таких состояний могут быть адсорбированные или эпитаксиальные 

слои на поверхности различных веществ.  

Композиты часто образуются при гетерогенных химических реакциях в 

качестве промежуточных продуктов. При этом в зависимости от относительных 

значений энергии химической реакции, энергии адгезии, коэффициентов химической 
диффузии компонентов и степени протекания химической реакции могут 
образоваться самые различные композиты. Остановив реакцию на определенной 
стадии, можно получить композиты и нанокомпозиты с различной морфологией 
и разнообразными свойствами. Эти подходы часто используются при 

темплатном синтезе наноматериалов, катализаторов или различных электродных 
материалов для электрохимических устройств. Возможные примеры таких 

композитов представлены на рис. 1. 

 

 
Рис. 1. Возможные продукты взаимодействия, образующиеся в бинарных 

системах в зависимости от энергии химического взаимодействия между  

компонентами (А. Я. Нейман, 2002 г.) 

В данной работе сделан обзор результатов исследования композиционных 

ионных проводников, полученных лично автором или при его активном уча-

стии. Обсуждаются вопросы термодинамической стабильности нанокомпози-

тов, генезиса морфологии композита при спекании; анализируются возможные 

механизмы межфазного поверхностного взаимодействия и общие закономерности 
изменения свойств ионных солей в широком ряду систем «ионная соль-

оксид»; рассматриваются размерные эффекты и методы количественной оценки 

электропроводности и других физико-химических характеристик композитов.  

 

Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фунда-

ментальных исследований, грант № 18-29-11054-мк. 

 

А. Ю. Сунцов, Б. В. Политов 

Институт химии твердого тела УрО РАН 

e-mail: suntsov@ihim.uran.ru 

ОСОБЕННОСТИ ДЕФЕКТНОЙ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ 

СВОЙСТВА СЛОИСТЫХ ПЕРОВСКИТОПОДОБНЫХ КОБАЛЬТИТОВ
 

Сложные оксиды с общей формулой LnBaCo2O6–δ обладают рядом осо-

бенностей электронной и кристаллической структуры, которые обеспечивают 

уникальное сочетание функциональных свойств материалов на их основе. Вы-

сокая восприимчивость данных соединений к изменению температуры и парци-

ального давления кислорода в газовой фазе способствует широкой области го-

могенности по кислороду, а взаимное упорядочение ионов бария и лантаноида 

в параллельных плоскостях, вызванное размерным фактором, создает благо-

приятные условия для образования неэквивалентных анионных позиций и ло-

кализации кислородных вакансий. Кроме того, многообразие ионных форм ко-

бальта при повышенных температурах способствует поддержанию высокого 

уровня электронной проводимости. 

В качестве объектов исследования в рамках настоящей работы были вы-

браны оксидные соединения на основе PrBaCo2O6–δ. Показано, что модифика-

ция катионной подрешетки исходного кобальтита является эффективным ин-

струментом воздействия на его дефектную структуру и электротранспортные 

свойства. На основе предложенной модели дефектообразования были рассчита-

ны равновесные концентрации дефектов в широком интервале температур и 

парциальных давлений кислорода в газовой фазе. Комбинируя результаты 

предложенной модели с экспериментальными данными по высокотемператур-

ной магнитной восприимчивости было обнаружено явление так называемой 

«спиновой блокады», которое позволило объяснить некоторые особенности 

электротранспортных свойств.  

                                                 
Сунцов А.Ю., Политов Б. В., 2021 

Важной частью работы является исследование возможности применения 

двойных кобальтитов в качестве катодов твердооксидных топливных элементов 

и керамических плотных мембран для выделения кислорода из воздуха. Пока-

зано, что катодные композиционные материалы, основу которых составляют 

кобальтитные фазы, характеризуются рекордно низкими значениями поляриза-

ционного сопротивления, а избирательное замещение кобальта на тантал при-

водит к образованию новой упорядоченной фазы, обладающей высокой устой-

чивостью к CO2-содержащим атмосферам. Предложен эффективный способ 

модификации катионного состава оксидов с целью получения газоплотных ке-

рамических мембран, используемых для выделения кислорода из воздуха при 

различных градиентах парциального давления кислорода. 

 

Работа выполнена в лаборатории ионики твердого тела ИХТТ УрО РАН 

в рамках НИОКТР № AAAA-A19-119110190048-7. 

 

А. А. Красилин 

ФТИ им. А. Ф. Иоффе 

e-mail: ikrasilin@mail.ioffe.ru 

СВОРАЧИВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СЛОЕВ
 

В последнее время происходит активное расширение круга соединений, 

способных к самопроизвольному или индуцированному сворачиванию. В ре-

зультате этого процесса могут образовываться частицы самой различной мор-

фологии: микро- и наносвитки, конусы, нанотрубки, сферы и так далее. Основ-

ными движущими силами процесса сворачивания являются: 1) наличие внут-

ренних напряжений в слое; 2) различие строения поверхностей на противопо-

ложных сторонах слоя; 3) стремление слоя уменьшить площадь свободной по-

верхности. При этом слои могут представлять собой как многофазные поликри-

сталлические системы, так и условные монокристаллы. В докладе рассмотрено, 

каким образом могут быть осуществлены указанные условия на практике.  

Основным модельными объектами, для которых реализуются все указан-

ные выше предпосылки сворачивания, выступают слоистые гидросиликаты 

магния, алюминия и других металлов (рис. 1). При определенной стехиометрии 

формируется кристаллический бислой, в котором размеры октаэдрической и 

тетраэдрической частей различаются в зависимости от химического состава. 

Очевидно также, что противоположные стороны данного бислоя существенно 

различаются по своему строению. На примере слоистых гидросиликатов будут 

рассмотрены возможности поиска новых соединений, способных к сворачива-

нию, а также некоторые особенности слоев с переменной кривизной, например 

изменение химического состава слоя в зависимости от кривизны [1]. 

Во второй части доклада будут рассмотрены некоторые перспективные 

практические применения, связанные с эффектом сворачивания, среди которых 

использование частиц в качестве капсул доставки и контролируемого высво-

                                                 
© Красилин А.А., 2021 

бождения лекарственных средств, адсорбентов, нанореакторов и носителей ка-

тализаторов, а также армирующих компонентов композиционных материалов.  

 

 
Рис. 1. Кристаллическая структура гидросиликата магния  

со структурой лизардита 

 
Список литературы 

1. Krasilin A.A., Khrapova E.K., Maslennikova T.P. Cation doping approach 

for nanotubular hydrosilicates curvature control and related applications // Crystals. – 

2020. – V. 10 (8). – P. 654. DOI: 10.3390/cryst10080654. 

 

Докладчик выражает благодарность членам научной группы: Гаврило-

ву В. И., Кожевиной А. В. и Храповой Е. К., а также. Гусарову В. В за плодо-

творные обсуждения проблематики доклада.