Відділ (лабораторія) теплових властивостей молекулярних кристалів був створений в 1962 р.
З моменту створення відділу по 2007 рік його очолював академік (з 1990 р.) Національної академії наук України
Вадим Григорійович МАНЖЕЛІЙ (1933-2013).
З 2007 року по 2016 відділ очолював доктор фізико-математичних наук В'ячеслав Олександрович Контстантинов.
Відділ був реорганізований в 2018 році шляхом об'єднання відділів: Теплових властивостей молекулярних кристалів та
Структурних досліджень твердих тіл при низьких температурах.
Основні напрями наукової діяльності відділу:
Теплові властивості твердих тіл і наноструктур (фізика квантових макроскопічних явищ, квантові і кріокристали,
низькотемпературна прецизійна дилатометрія; теплопровідність; теплоємність тощо);
Структурні властивості наносистем, молекулярних кристалів і гібридних матеріалів (фізика кристалічного і
аморфного станів, фізика фазових перетворень, структурні дослідження новітніх матеріалів і кріокристалів,
кінетика насичення газами наносистем, оптична спектроскопія тощо).
Властивості, що досліджуються:
Дослідження виконуються в інтервалі температур від 0.4 до 300 К і тисків до 8000 атм.
Досліджуються теплоємність, теплоти фазових переходів, теплове розширення, стисливість, ізохорна і ізобарна
теплопровідність, діелектрична проникність, конверсія, квантова дифузія (конфігураційна релаксація),
сорбція і термостимульована десорбція газів наноматеріалами та наноструктурами.
Основна інформація(вгору)
- низькотемпературна дилатометрія для дослідження теплового розширення твердих тіл в інтервалі температур 1.5 – 300 К;
- низькотемпературна адіабатична калориметрія для дослідження теплоємності і теплових ефектів (2 - 300 K);
- експериментальні методики для дослідження ізобарної теплопровідності і ізохорної теплопровідності (2 - 300 K);
- методика дослідження діелектричної проникності;
- методика синтезу оксиду графену;
- методика обробки наноструктур високочастотним розрядом в газовому середовищі;
- рентгенографічні дослідженя порошкових зразків в інтервалі температур від 2 К до кімнатної;
- електронографічні дослідженя в інтервалі температур від 2 К до кімнатної;
- дослідження спектрально-люмінесцентних властивостей об'єктів з малим квантовим виходом світіння в
інтервалі (10 - 300 К);
- вимірювання інтегральних спектрів люмінесценції та відносного квантового виходу світіння молекулярних кристалів в інтервалі 1.6 – 300 К.
Низькотемпературний емністний дилатометр для дослідження теплового розширення твердих тіл в інтервалі
температур 2 - 290 К показано на рис. нижче. Дилатометр розроблено
у ФТІНТ ім. Б.І. Вєркіна НАН України, з роздільною здатністю 10-11 м,
що дозволяє проводити прецизійні вимірювання лінійного коефіцієнта теплове розширення в досліджуваному
діапазоні температур. Вимірювання теплового розширення дають інформацію про специфічні фазові переходи
і квантові явища в твердих тілах [Low Temp. Phys.42, 788 (2016)].
Адіабатичний калориметр дозволяє виконувати дослідження теплоємності наноматеріалів в діапазоні температур
від 2 до 300 К.
Калориметр розроблено у ФТІНТ ім. Б.І. Вєркіна НАН України.
Адсорбційний насос відкачує пари гелію з гелієвої ванни, що дозвоняє отримати температуру 2 К в
калориметричній комірці.
Зразки наноматеріалів можна насичувати газовими домішками беспосередньо в вимірювальній комірці
калориметра.
Калориметрична комірка (див. рис. нижче) розміщена у вакуумній камері калориметра.
Адіабатичні умови експерименту підтримують шляхом контролю температури адіабатичної ширми [Low Temp. Phys. 37, 424 (2011)].
Схему низькотемпературної комірки установки для вимірювання теплопровідності
зразків методом стаціонарного теплового потоку показано на рис. Вимірювальна комірка відокремлена
від зовнішньої
гелієвої ванни. [Instrum Exp Tech 48, 417–421 (2005)].
Ізохорна теплопровідність твердих тіл з різною щільністю вимірююється методом стаціонарного
потоку
[Instr. Exp. Tech. 42, 133 (1999)]. Камера високого тиску дозволяє
виростити твердий зразок достатньої щільності з інертних газів та інших газоподібних або рідких
матеріалів.
Вимірювання в комірці з берилієвої бронзи дозволяє максимально допустимий тиск близько 800 МПа.
Рентгенівські дослідження зразків проводяться з використанням порошкового дифрактометру
серії ДРОН. Структурні дослідження твердих тіл можна проводити в широкому температурному інтервалі – від гелієвих
до кімнатних температур, що дозволяює визначати: морфологію зразків;
мікро- та макродеформацію; області ближнього порядку та процеси, що протікають в зразках.
Дослідження сорбції та десорбції газових домішок порошками наноматеріалів в
інтервалі 2 - 290 К дозволяє аналізувати термоактиваційний і тунельний механізми сорбції.
Приклад зміни тиску в процесі десорбції 4He із зразка оксиду графену
показано на рис. нижче. Такі вимірювання дозволяють виявити на дослідити процеси квантової
дифузії (конфігураційної релаксації)
газових домішок в наноматеріалах [Low Temp. Phys. 39, 1090 (2013)].
