The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования являются тонкие полупроводниковые пленки диоксида титана TiO2, а также мощный импульсный ионный пучок наносекундной длительности.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Жобаның объектісі ретінде титан диоксиді TiO2 жұқа жартылай өткізгіш жабындары және наносекундтық ұзақтықтағы қуатты импульстік иондық шоққарастырылған.

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является разработка научных основ ресурсоэффективной технологии производства фотоактивных материалов на базе модифицированных импульсным ионным пучком полупроводниковых покрытий на базе диоксида титана. Проект направлен на разработку полного цикла производства фотоактивных материалов для разложения воды, включая синтез покрытий и их импульно-пучковую модификацию с целью повышения фотокаталитической активности посредством структурной модификации.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты титан диоксиді негізіндегі импульстік иондық сәулемен модификацияланған жартылай өткізгіш жабындар негізіндегі фотоактивті материалдарды алудың ресурсты үнемдейтін технологиясының ғылыми негіздерін әзірлеу болып табылады. Жоба жабындарды синтездеу, олардың импульстік-сәулелік модификациясы, және құрылымдық модификация арқылы фотокаталитикалық белсенділікті арттыруды қоса алғанда суды ыдыратуға арналған фотоактивті материалдар өндірісінің толық циклін дамытуға бағытталған.

Методы исследования (на русском) : Методы исследования включают в себя: рентгеноструктурный анализ (Rigaku SmartLab® X-ray diffraction (XRD) system), анализ методом растровой электронной микроскопии (Carl Zeiss Crossbeam 540 with GEMINI II Scanning Electron Microscope), оптическая спектрофотометрия (Perkin Elmer UV-VIS-NIR spectrophotometr), фотоэлекрохимическая ячейка с симулятором солнечного излучения (Photoelectrochemical cell – PEC). Обработка импульсным ионным пучком наносекундной длительности проводилась на ускорителе INURA.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу әдістеріне мыналар жатады: рентгенқұрылымдық талдау (Rigaku SmartLab® X-ray diffraction (XRD) жүйесі), сканерлеуші электронды микроскопия әдісімен талдау (Carl Zeiss Crossbeam 540 with GEMINI II Scanning Electron Microscope), оптикалық спектрофотометрия (Perkin Elmer UV-VIS-NIR спектрофотометрі), күн сәулесін симуляциялайтын фотоэлектрохимиялық ұяшық (Photoelectrochemical cell – PEC). Наносекундтық ұзақтығы бар импульсті иондық сәулемен өңдеу INURA үдеткішінде жүргізілді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Научной новизной является применение для модификации фотоактивных тонкопленочных материалов импульсного ионного пучка с высокой плотностью тока (полный ток пучка составляет более 5000 А), в то время, как традиционные непрерывные ионные пучки имеют ток порядка 10-6 А и менее. В результате исследований, проведенных в ходе реализации проекта, созданы покрытия TiO2 методами магнетронного распыления и жидкофазного синтеза с последующим нанесением методом спин-коутинга. Проведены исследования влияния условий синтеза на свойства образующихся покрытий. Проведено исследование первеанса диода. Оптимизированы параметры импульсного ионного ускорителя с целью получения ионного пучка, применимого для модификации тонкопленочных покрытий интенсивными потоками наносекундной длительности заряженных частиц. Также разработана тепловизионная диагностика плотности энергии импульсного ионного пучка. Проведена импульсно-пучковая модификация покрытий TiO2 импульсным сильноточным ионным пучком. Проведены исследования физико-химических свойств облученных фотоактивных покрытий TiO2. Проведены исследования фотокаталитических свойств фотоактивных покрытий TiO2 до и после облучения импульсным сильноточным ионным пучком. Фотокаталитические свойсва исследованы в трехэлектродной фотоэлектрохимической ячейка под действием света от симулятора солнечного излучения.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Ғылыми жаңашылдық ретінде фотоактивті жұқа қабықшалы материалдарды модификациялау үшін жоғары ток тығыздығы бар импульсті иондық сәулені қолдану қарастырылады (сәуленің толық тоғы 5000 А-ден асады), ал дәстүрлі үздіксіз иондық сәуледе ток шамамен 10-6 А және одан төмен болады. Жоба барысында жүргізілген зерттеулер нәтижесінде TiO2 жабындары магнетрондық тозаңдау әдісімен және сұйық-фазалық синтез өнімін спин-коутинг арқылы жағу арқылы жасалды. Синтез барысында қолданылған жағдайлардың жабын қасиеттеріне әсерін анықтайтын зерттеулер жүргізілді. Диод первеансы зерттелді. Наносекундтық ұзақтықтағы зарядталған бөлшектердің қарқынды ағындарымен жұқа қабатты жабындарды модификациялауға арналған иондық шоқты алу мақсатында импульстық ион үдеткішінің параметрлері оңтайландырылды. Сондай-ақ, импульстық ион шоғындағы энергия тығыздығын анықтау үшін тепловизиялық диагностика әзірленді. TiO2 жабындарын импульстық жоғары токты ион шоғымен импульстық-сәулелік модификациялау жүргізілді. Сәулеленген фотоактивті TiO2 жабындарының физика-химиялық қасиеттері зерттелді. Фотоактивті TiO2 жабындарының импульстық жоғары токты ион шоғымен сәулеуге дейінгі және кейінгі фотокаталитикалық қасиеттері зерттелді. Фотокаталитикалық қасиеттер үш электродты фотоэлектрохимиялық ұяшықта күн сәулесі симуляторының жарығын қолдана зерттелді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В результате выполнения проекта были оптимизированы параметры модификации поверхностей полупроводниковых материалов на ускорителе INURA за ультракороткое время с минимальным расходом электроэнергии. В частности модифицированные образцы демонстрировали фотоэлектрохимическую активность на 25,2 процента выше по сравнению с необработанными образцами.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жобаның нәтижесінде INURA үдеткішіндегі жартылай өткізгіш материалдардың беттерін өзгерту параметрлері ультра қысқа уақыт ішінде ең аз қуат тұтынумен оңтайландырылды. Атап айтқанда, өзгертілген үлгілер өңделмеген үлгілермен салыстырғанда 25,2 пайызға жоғары фотоэлектрохимиялық белсенділікті көрсетті.

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Орындалмаған

Efficiency (in Russian) : В результате выполнения проекта достигается сверхбыстрая модификация материалов (отжиг, рекристаллизация, изменение морфологии, наноструктурирование поверхности, образование вакансий кислорода) за счет высокой плотности тока пучка и его наносекундной длительности. В частности фотоэлектрохимическая активность обработанных пленок диоксида титана выросла на 25,2 процента.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаның нәтижесінде жоғары сәулелік ток тығыздығы және оның наносекунд ұзақтығы есебінен материалдардың ультра жылдам модификациясына (жандандыру, қайта кристалдану, морфологияның өзгеруі, беттік наноқұрылымдау, оттегінің бос орындарының қалыптасуы) қол жеткізілді. Атап айтқанда, өңделген титан диоксиді қабықшаларының фотоэлектрохимиялық белсенділігі 25,2 пайызға артты.

Field of application (in Russian) : Область применения: нанотехнологии, водородная энергетика, полупроводниковые фотоактивные материалы.

Field of application (in Kazakh) : Қолдану саласы: нанотехнологиялар, сутегі энергетикасы, жартылай өткізгіш фотоактивті материалдар.