Досліджено астрономічні знання та уявлення українського народу та їх відображення у фольклорі, обрядовості та матеріальній культурі. Висвітлено розвиток української народної астрономії з найдавніших часів до сьогодення. З'ясовано вплив раціональних астрономічних часів до сьогодення. З'ясовано вплив раціональних астрономічних знань українського народу на господарську діяльність. Розглянуто систему традиційних календарних уявлень українців. На підставі фольклорно-етнографічних джерел і матеріалів етнографічних, археологічних і мистецтвознавчих досліджень проаналізовано міфологічні космогонічні та космологічні уявлення українців. Розглянуто астральну символіку у народній творчості й обрядовості. Народні астрономічні знання й уявлення досліджено у їх проявах, а саме: господарській діяльності, міфології та символіці.

  Скачати повний текст

Тарасов О.М. Узагальнений фермі-рідинний підхід в теорії надплинності 3He і нейтронної матерії з анізотропним триплетним спарюванням в сильних магнітних полях. На правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.02 -- теоретична фізика (104 -- Фізика та астрономія). -- Національний науковий центр “Харківський фізико-технічний інститут” НАН України, Харків, 2020.Дисертація присвячена дослідженню в єдиному теоретичному підході рівноважних властивостей і фазових переходів в надплинних фермі-рідинах з триплетним спарюванням електронейтральних парамагнітних ферміонів -- в гелії-3 і нейтронній рідині в ядрах нейтронних зірок -- в сильних магнітних полях. На основі фермі-рідинного підходу, узагальненого на надплинні системи, в першій частині дисертації, що складається з двох розділів, отримано результати для надплинних фаз рідкого гелію-3 в помірно сильних магнітних полях як поблизу температури фазового переходу з нормального в надплинний стан, так і для довільних значень температур, при яких гелій-3 є надплинним. Зокрема, отримано уточнену формулу з новою додатковою нелінійною по полю поправкою для температури фазового переходу з надплинної фази 3He-A в фазу 3He-B в помірно сильному магнітному полі. Виведено в явному вигляді загальні вирази для аномальних і нормальних функцій розподілу квазічастинок, необхідні для опису довільних фаз надплинної парамагнітної фермі-рідини, що складається з електронейтральних ферміонів, з триплетним спарюванням в магнітному полі і при будь-яких температурах в областііснування надплинності.В другій частині дисертації, що складається з трьох розділів, для нейтронної рідини суб'ядерних і над'ядерних густин досліджуються рівноважні властивості надплинних фаз з триплетним спарюванням нейтронів в сильних магнітних полях, використовуючи в якості міжчастинкової взаємодії різні параметризації ефективних сил Скірма, що залежать від густини нейтронів. В результаті аналітичних розрахунків отримано наближені формули для температур фазових переходів в різні надплинні фази щільної нейтронної матерії з анізотропним триплетним p-спарюванням нейтронів в сильних магнітних полях і знайдено вид їх лінійної залежності від помірно сильного магнітного поля і нелінійної -- від густини (в межах застосовності нерелятивістського підходу). Знайдено для магнітної сприйнятливості явні залежності від густини для нейтронної матерії з двома різновидами сил Скірма (для традиційних і узагальнених їх параметризацій з одним і з трьома доданками відповідно, що залежать від густини) і з триплетним спарюванням нейтронів в граничному випадку температури, яка дорівнює нулю. Показано, що у разі традиційних сил Скірма магнітна сприйнятливість надплинної нейтронної рідини прямує до нескінченності при наближенні густини до певного критичного значення, що, як правило, перевищує ядерну густину, і це свідчить про виникнення феромагнітної нестійкості в системі. А для узагальнених сил Скірма ця феромагнітна нестійкість нейтронної рідини усувається не тільки в нормальному стані, але і в стані з анізотропною триплетною надплинністю типу 3He-A. Виведено уточнені формули для питомої теплоємності (що за відсутності магнітного поля залежить від температури і густини) як для щільної надплинної нейтронної матерії з узагальненими силами Скірма і з триплетним p-спарюванням нейтронів, так і для надплинної анізотропної А-фази гелію-3 для наднизьких температур і для температур близьких до температур фазових переходів в надплинні стани.^UTarasov A.N. Generalized Fermi-liquid approach in the theory of superfluidity of 3He and neutron matter with anisotropic spin-triplet pairing in strong magnetic fields. The Doctoral Thesis is devoted to theoretical investigation of equilibrium properties and phase transitions in superfluid Fermi-liquids (SFLs) with spin-triplet pairing of electrically neutral fermions in strong magnetic fields. The superfluid phases of liquid helium-3 and phases of dense neutron fluid in cores of neutron stars serve as examples of such SFLs. Based on the Fermi-liquid approach generalized to superfluid systems, in the first part of the thesis, consisting of two chapters, the results are obtained for superfluid phases of liquid helium-3 in moderately strong magnetic fields at temperatures near the phase transition temperature from normal to superfluid state and also for any temperatures at which helium-3 is superfluid. In particular, a refined formula is obtained for the phase transition (PT) temperature from superfluid phase 3He-A to phase 3He-B in moderately strong magnetic field with new additional correction which is nonlinear in field. General explicit expressions are derived for abnormal and normal distribution functions of quasiparticles, which are valid for description of arbitrary phases of the neutral paramagnetic SFL with spin-triplet pairing of the 3He type at any temperatures in a static and uniform magnetic field. The second part of the thesis (see chapters 3, 4, 5) is devoted to investigation of dense superfluid spatially homogeneous pure neutron matter (SNM) with spin-triplet anisotropic p-wave pairing of the 3He-A1,2 type in static and spatially uniform moderately strong magnetic field. The effective Skyrme forces (which depend on density of neutron matter) are used as interaction in SNM. General approximate analytical formulas for phase transition temperatures in spatially uniform pure NM (with arbitrary parametrization of the effective Skyrme forces) from normal to superfluid states with spin-triplet p-wave pairing of 3He-A1,2 type are obtained. These PT temperatures are functions linear of moderately strong magnetic fields and nonlinear of number density of neutrons in the range from sub- to supra-nuclear densities. The paramagnetic susceptibility of SNM with traditional parametrizations of Skyrme forces (with only one term dependent on neutron density) is divergent at critical value of density, which, as a rule, exceeds the nuclear density. It might be explained as phase transition of SNM to ferromagnetic state which coexists with anisotropic spin-triplet superfluidity in neutron matter with traditional Skyrme forces. In the subsequent chapters 4 and 5 the superfluid and magnetic properties of SNM in the state of statistical equilibrium are investigated with using a number of new generalized effective Skyrme forces from the family of BSk parametrizations, which contain three terms dependent on neutron density. It was found that the temperature dependencies of the energy gap of superfluid Fermi-liquid of the 3He-A type near zero temperature and in the vicinity of PT temperature Tc0(n) (in the absence of a magnetic field) are determined only by the symmetry of the order parameter and do not depend on the nature of interactions, which give rise to the triplet Cooper pairing in a system. The improved approximate analytical formulas are derived for the specific heat of SNM (or SFLs) with anisotropic triplet p-wave pairing of the 3He-A type, which are valid near zero temperature and in the vicinity of PT temperature Tc0(n). The character of the specific heat dependence on temperature T in a superfluid phase appears not to be dependent on the type of interaction between fermions. This means that the power-law temperature dependence of the specific heat of SNM (or SFLs) is determined by the type of unconventional anisotropic Cooper pairing of fermions. It is established that the dependence of the specific heat on the density differs significantly for various SFLs (or for SNM with different generalized parametrizations of Skyrme forces) and is determined by the interaction parameters.

Васильєва А. О. Особливості структури воднево-зв'язаних кластерів та їхні прояви в коливальних спектрах. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 Фізика та астрономія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Міністерство освіти і науки України. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Міністерство освіти і науки України, Київ, 2020.В дисертаційній роботі шляхом поєднання методів інфрачервоного (ІЧ) поглинання та комбінаційного розсіяння світла (КРС), методу низькотемпературної матричної ізоляції та квантово-хімічних розрахунків вивчено та встановлено залежності між структурою воднево-зв'язаних кластерів води та їхніми енергетичними і спектральними характеристиками. За допомогою методів комп'ютерного моделювання досліджено вплив низькотемпературної аргонової матриці на структуру та динаміку вбудованих в неї кластерів води.^UVasylieva A. O. Peculiarities of hydrogen-bonded clusters structure and their manifestation in vibrational spectra. – Qualification scientific work on the rights of the manuscript. The manuscript submitted to acquire the PhD (Doctor of Philosophy) degree by field of study 10 – “Natural Sciences” in specialty 104 – “Physics and Astronomy”. – Taras Shevchenko National University of Kyiv, Ministry of Education and Science of Ukraine. – Taras Shevchenko National University of Kyiv, Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2020. The relationships between the structure of hydrogen-bonded water clusters and their energy and spectral characteristics were investigated within the scope of a research by combining the methods of infrared (IR) absorption and Raman scattering (Raman) spectroscopy, the low-temperature matrix isolation and quantum-chemical calculations. The argon matrix effect on guest water clusters' structure and dynamics was studied using computer modeling methods.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузi 10“природничi науки” за спеціальністю 104 “фізика та астрономія”. — Київськийнацiональний унiверситет iменi Тараса Шевченка, Мiнiстерство освiти i наукиУкраїни, Київський нацiональний унiверситет iменi Тараса Шевченка,Мiнiстерство освiти i науки України — Київ, 2020.Дисертаційна робота спрямована на розробку фізичних основ міцності ідовговічності карбін-графенових наноелементів в широкому інтервалітемператур за умови дії силового поля.На сьогодні переднім фронтом нанофізики є дослідження низьковимірнихсистем, оскільки вони «багаті» новими ефектами, а їх властивості єунікальними, що робить їх перспективними для практичного використання.Підтвердженням цього є Нобелівська премія з фізики 2010 року, а також,створений в 2015 році Національний інститут графена, який став європейськимцентром з досліджень графену, з акцентом на його комерціалізацію. Комбінаціядвовимірного об'єкта графена, з одновимірним карбіном, розглядається, насьогодні, як найбільш перспективний напрям практичного використанняунікальних властивостей цих нанооб'єктів. В цьому, перш за все, полягаєдоцільність і актуальність вибору об'єкта досліджень.^UThe thesis for a degree of Philosophy Doctor in the field of 10 "Natural sciences", thespecialty - 104 "Physics and Astronomy". — Taras Shevchenko Kyiv NationalUniversity, Ministry of Education and Science of Ukraine - Kyiv, 2020.The thesis is focused on the development of physical foundations of strength andlifetime of carbyne-graphene nanoelements over a wide temperature range under theaction of a force field.At present, the leading edge in nanophysics is study low dimensional systemsbecause they are "rich" with new effects and extraordinary properties that make thempromising for practical use. Proof of this is the 2010 Nobel Prize in Physics, as wellas the National Graphene Institute, created in 2015, which has become a Europeancenter for graphene research, with a focus on its commercialisation. The combinationof a two-dimensional graphene with a one-dimensional carbyne is considered todayto be the most promising area of practical utilisation of the exceptional properties ofthese nanoobjects. Just this is the feasibility and relevance of the choice of researchobject.

Булгакова А.І. Іонізація, фрагментація та збудження молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну електронним ударом. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 «Фізика та астрономія» (10 – Природничі науки) – Інститут електронної фізики НАН України, Ужгород, 2022.Дисертацію присвячено комплексним мас-спектрометричним та оптико-спектроскопічним дослідженням молекул амінокислот глутаміну (С5Н10N2O3), глутамінової кислоти (С5Н9NO4) і валіну (C5H11NO2), як неопромінених, так і радіаційно опромінених. У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми дисертаційної роботи, вказано мету, задачі, предмет та об’єкт досліджень. Викладено практичну значимість та наукову новизну отриманих результатів.У першому розділі «Іонізація, фрагментація та збудження молекул електронним ударом» представлено огляд та аналіз методів іонізації, фрагментації та дисоціації молекул, а також збудження молекул електронним ударом.У другому розділі «Експериментальна апаратура та методика досліджень» розглянуто експериментальну установку з монопольним мас-спектрометром МХ7304А та загальну схему експерименту. Представлено та описано установку для дослідження оптичних спектрів випромінювання парів молекул, а також установку для опромінювання молекул високоенергетичними електронами мікротрон М-30.Третій розділ «Фрагментація та іонізація молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну електронним ударом» присвячено безпосередньо опису проведених мас-спектрометричних досліджень виходу позитивних іонів у газовій фазі, утворених внаслідок дисоціативної іонізації молекул глутаміну, глутамінової кислоти та валіну електронним ударом. Детально проаналізовано особливості процесів утворення іонів-фрагментів цих молекул, а також досліджено динаміку виходу іонів-фрагментів в інтервалі температур випаровування вихідної речовини 290-460 K. Описано результати вимірювання енергетичних залежностей повних перерізів іонізації молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну. Визначено енергію іонізації молекул глутаміну (EIE= 8,64 ± 0,25 eВ), глутамінової кислоти (EIE = 8,86 ± 0,25 eВ) та валіну (8,72 ± 0,22 eВ).Проведено порівняння результатів експериментальних досліджень з теоретичними ab initio розрахунками потенцiалiв iонiзацiї молекул глутамiнової кислоти i глутамiну в адiабатичному наближеннi та за енергiями зв’язку HOMO- i LUMO-орбiталей нейтральних молекул, а також з розрахованими сумарними перерiзами одноелектронної iонiзацiї обох молекул електронним ударом в Binary-Encounter-Bethe моделi та за формулою Гризiнського. Показано, що розрахованi перерізи добре узгоджуються з отриманими експериментальними даними.В четвертому розділі «Збудження молекул валіну та глутаміну електронним ударом» описано цикл проведених експериментальних досліджень процесів збудження електронами молекул валіну та глутаміну в газовій фазі. Виміряно оптичні функції збудження найінтенсивніших емісій (спектральних ліній та смуг) випромінювання. Виявлено, що енергетичні пороги для всіх видів емісій знаходяться в межах 10-11 eВ, що, ймовірно, пов’язано з фрагментацією молекули валіну. Встановлено, що внаслідок дисоціації молекул глутаміну найефективніше утворюються молекулярні емісії радикалу OH і деяких інших молекулярних фрагментів, а також реєструються спектральні лінії збуджених атомів водню. Знайдено, що енеретичні пороги збудження молекулярних емісій знаходяться в межах 10-12 eВ, тоді як для атомарних ліній водню – в межах 13-15 eВ. Вперше методом оптичної спектроскопії досліджено процес електронного збудження молекул глутаміну в газовій фазі до і після опромінення зразків (електронами з енергією 11,5 MeВ) на мікротроні М-30 дозами 10 кГр. Для найбільш інтенсивних ліній випромінювання молекулярних фрагментів, що знаходяться в області енергій 4,4-11,8 eВ визначено їх пороги та енергетичні залежності ефективності збудження в діапазоні енергій електронів до 30 eВ. Ідентифіковано процеси та канали, відповідальні за випромінювання. Встановлено, що відмінність характеристичних особливостей оптичних функцій збудження опроміненого глутаміну може бути пов'язана з присутністю в ньому метастабільних станів, які відсутні для неопроміненого зразка.Досліджено роль радіації у формуванні метастабільних молекулярних структур, які визначають особливості оптичних і мас-спектрів опромінених зразків глутаміну. Встановлено, що вибір діапазону енергій скануючого пучка електронів є важливим для діагностики радіаційних ушкоджень амінокислот.^UBulhakova A.I. Ionization, fragmentation and excitation of glutamine, glutamic acid and valine molecules by electron impact. – Qualifying scientific work as a manuscript.Thesis is submitted to acquire the scientific degree of Doctor of Philosophy in the specialty 104 “Physics and astronomy”. – Institute of Electron Physics NAS Ukraine, Uzhhorod, 2022.The work is devoted to complex mass spectrometric and optical spectroscopic studies of the amino acid molecules glutamine (С5Н10N2O3), glutamic acid (С5Н9NO4), and valine (C5H11NO2), both unirradiated and irradiated.The introduction substantiates the relevance of the chosen topic of the dissertation, indicates the purpose, tasks, subject and object of research. The practical significance and scientific novelty of the obtained results are outlined.The first chapter "Ionization, fragmentation and excitation of molecules by electron impact" presents an overview and analysis of methods of ionization, fragmentation and dissociation of molecules, as well as excitation of molecules by electron impact.In the second chapter "Experimental equipment and research methods" the experimental setup with the monopole mass spectrometer МХ7304А and the general scheme of the experiment are considered. The installation for the study of the optical spectra of the emission of pairs of molecules is presented and described, as well as the installation for the irradiation of molecules with high-energy microtron M-30 electrons.The third chapter " Fragmentation and ionization of glutamine, glutamic acid and valine molecules by electron impact" is devoted directly to the description of mass spectrometric studies of the yield of positive ions in the gas phase, formed as a result of dissociative ionization of glutamine, glutamic acid, and valine molecules by electron impact. The peculiarities of the processes of the formation of fragment ions of these molecules were analyzed in detail, and the dynamics of the release of fragment ions in the range of temperatures of evaporation of the original substance 290-460 K. The results of measuring the energy dependences of the complete ionization cross sections of glutamine, glutamic acid and valine molecules were described. The ionization energy of glutamine molecules (EIE = 8,64 ± 0,25 eV), glutamic acid (EIE = 8,86 ± 0,25 eV), and valine (8.72 ± 0.22 eV) was determined.The results of experimental studies were compared with theoretical ab initio calculations of the ionization potentials of glutamic acid and glutamine molecules in the adiabatic approximation and by the binding energies of HOMO and LUMO orbitals of neutral molecules, as well as with the calculated total cross sections of one-electron ionization of both molecules by electron impact in Binary-Encounter-Bethe model and Gryzinsky's formula. It is shown that the calculated cross sections agree well with the obtained experimental data.The fourth chapter "Excitation of valine and glutamine molecules by electron impact" describes the cycle of conducted experimental studies of processes of electron excitation of valine and glutamine molecules in the gas phase. The optical excitation functions of the most intense emissions (spectral lines and bands) of radiation were measured. It was found that the energy thresholds for all types of emissions are within 10-11 eV, which is associated with the fragmentation of the valine molecule. It was established that due to the dissociation of glutamine molecules, molecular emissions of the OH radical and some other molecular fragments are most efficiently formed, and spectral lines of excited hydrogen atoms are also recorded. It was found that the energetic excitation thresholds of molecular emissions are within 10-12 eV, while for atomic lines of hydrogen – within 13-15 eV.For the first time, the process of electronic excitation of glutamine molecules in the gas phase before and after irradiation of samples (with electrons with an energy of 11,5 MeV electrons) on the M-30 microtron with doses of 10 kGy was investigated by the method of optical spectroscopy. For the most intense emission lines of molecular fragments, located in the energy range of 4.4-11.8 eV, their thresholds and energy dependences of the excitation efficiency in the range of electron energies up to 30 eV were determined. Processes and channels responsible for radiation have been identified. It was established that the difference in the characteristic features of the optical excitation functions of irradiated glutamine can be associated with the presence of metastable states in it, which are absent in the non-irradiated sample.The role of radiation in the formation of metastable molecular structures, which determine the features of the optical and mass spectra of irradiated glutamine samples, was studied. It has been established that the choice of the energy range of the scanning electron beam is important for the diagnosis of radiation damage to amino acids.

Михайлович В.В. Проектування нанорозмірних оксидних діелектричних матеріалів для електронних пристроїв. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 «Фізика та астрономія». – Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича МОН України, Чернівці, 2023.Сьогодні діелектричні матеріали відіграють ключову роль у передових електронних пристроях, таких як, конденсатори, суперконденсатори, сенсори, транзистори, тощо. В контексті нинішньої тенденції до мінімізації розмірів, підготовка та функціоналізація нанорозмірних діелектричних матеріалів є одним із пріоритетних напрямків дослідження. Серед широкого спектру діелектриків одним із найцікавіших є матеріали з високою діелектричною сталою, так звані матеріали з високою константою діелектричної проникності (high-k). Одними з найбільш яскравих представників висококонстантних матеріалів є оксидні діелектрики, до яких можна віднести перовскіти барію титанату та шпінелі на основі хромітів. Ці два типи сполук викликають зростаючий інтерес, оскільки вони володіють високою діелектричною сталою, фероелектричною, п'єзоелектричною, піроелектричною та іншими властивостями, що робить їх ідеальними кандидатами для застосування в мікро- та наноелектроніці.В цьому контексті, дана дисертація зосереджується на підготовці, функціоналізації та інтеграції нанорозмірних перовскітів типу BaTiO3 та шпінелей типу ZnCr2O4 у плоскі конденсатори з високим значенням константи діелектричної проникності. Дисертація організована наступним чином;У вступі обґрунтовано вибір теми та актуальність дисертаційного дослідження, вказано його зв’язок з науковими програмами та темами, сформульовано мету та завдання дисертації, вказане її наукове та практичне значення, наведено інформацію про публікації й особистий внесок здобувача, апробацію результатів роботи, її структуру й обсяг.Розділ 1 складається з чотирьох основних частин: (i) сучасний стан досліджень, (ii) властивості нанорозмірних діелектричних оксидних частинок, (iii) методи наноструктурування та організації діелектричних наночастинок у вигляді тонких плівок та (iv) інтеграція діелектричних наночастинок в електронні пристрої в якості активних компонентів. Розділ закінчується висновками. У розділі 2 описано основні методи, що використовувалися для характеристики діелектричних оксидних наноматеріалів. Розділ 3 присвячено синтезу та характеристиці діелектричних наночастинок типу перовскіту. Зокрема, експериментальним шляхом було отримано ряд систем наночастинок титанату барію з контрольованою морфологією та розміром: кубічні наночастинки (середній розмір близько 15 нм), усічені кубоїдальні наночастинки (середній розмір близько 100 нм) та усічених ромбододекаедричних наночастинок (середній розмір близько 110 нм). Слід зазначити, що наночастинки з усіченою ромбододекаедричною та усіченою кубоїдальною морфологією BaTiO3 були отримані та описані вперше. Досліджено вплив морфології частинок на діелектричні властивості наночастинок на основі титанату барію. У розділі 4 описано методику варіювання морфологією систем типу шпінелі та її вплив на діелектричні властивості. Результати експерименту свідчать, що на розмір, ширину забороненої зони та діелектричні властивості отриманих наночастинок шпінелі впливають декілька факторів, зокрема час горіння гелю, температура горіння та ентальпія горіння твердого хелатно-звязуючого агента. Розділ 5 ілюструє, інтеграцію наночастинок типу шпінелі та перовскіту в електронні пристрої. Першим кроком на цьому шляху була функціоналізація поверхні наночастинок з метою отримання стабільних суспензій, які будуть використовуватися для осадження тонких плівок. Для виготовлення тонких плівок були використані два методи, а саме: діелектрофорез та “drop casting”. Незважаючи на те, що метод діелектрофорезу дозволяють отримувати тонкі плівки з високим ступенем впорядкованості наночастинок, цей методи обмежений неперервністю тонких шарів на великих поверхнях. Цю проблему було подолано за допомогою методу “drop casting”. Для наноматеріалів перовскіту та шпінелі товщина отриманих тонких плівок варіюється від 400 нм до 4300 нм. Якість поверхні та елементний склад плівок було досліджено за допомогою скануючої електронної мікроскопії та енергодисперсійного X-проминевого аналізу. Наступним кроком після визначення характеристик тонких плівок було виготовлення конденсаторів. Ефективність виготовлених конденсаторів було досліджено методом імпеданс спектроскопії. Таким чином, ми отримали наступні значення електричної ємності: 1 нФ для конденсатора на основі ZnCr2O4, 200 нФ для конденсаторів на основі усічених кубоїдальних наночастинок BaTiO3 і 2 нФ для конденсаторів на основі усічених ромбододекаедричних наночастинок BaTiO3.^UMykhailovych V. V. Design and production of oxide dielectric materials at the nanometric scale for electronic devices.Thesis on search for the Doctor of Philosophy degree in specialty 104 «Physics and Astronomy». - Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University, Ministry of Education and Science of Ukraine, Chernivtsi, 2023.Nowadays, dielectric materials play a key role in main electronic devices, like for example capacitors, supercapacitors, sensors, field effect transistors, etc. Towards the minimalization trend, the preparation and functionalization of nanoscale dielectric materials are of primary interest. Among a wide range of dielectrics, one of the most interesting are the materials with high dielectric constant (high-k). One of the brightest representatives of high-k materials are oxide-based dielectrics, from which barium titanate perovskites and metal chromite spinels can be figured out. These two types of compounds show a growing interest as they possess high dielectric, ferroelectric, piezoelectric, pyroelectric and other properties, which makes them a perfect candidate for application in micro- and nano-electronics. In this context, the present thesis focusses on preparation, functionalization and integration of nanoscale perovskite-type BaTiO3 and spinel-type ZnCr2O4 in planar high-k capacitors. The thesis is organized as following;The Іntroduction justifies the relevance of the topic of the dissertation research, indicates its connection with scientific programs, plans and topics, formulates the purpose and tasks of the dissertation, emphasizes its scientific and practical significance, presents information about the publications and personal contribution of the recipient, approves the project results, their structure and amount.Chapter 1 is structured in four main sections which consist of (i) state of the art, (ii) properties of nanosized dielectric oxide particles; (iii) nanostructuration and organization methods of dielectric nanoparticles as thin films and (iv) integration of dielectric nanoparticles in electronic devices as active elements. The chapter ends with partial conclusions. Chapter 2 describes the main techniques used for dielectric oxide nanomaterials characterization. Chapter 3 is devoted to synthesis and characterization of perovskite-type dielectric nanoparticle systems. Thus, a series of barium titanate nanoparticles systems have been obtained, with controlled morphology and size: cubic nanoparticles (with the mean size of about 15 nm), edge-truncated cuboidal nanoparticles (with a size about 100 nm) and truncated rhombic dodecahedron (with a size about 110 nm). It has to be mentioned here that the truncated rhombic dodecahedron and cuboidal edge-truncated morphologies for BaTiO3 has been obtained and described for the first time. Chapter 4 describes the methodology of morphology tailoring in spinel type systems and its impact on the dielectric properties. The experimental results strongly suggest that several factors, including the burning time of gel, the combustion temperature, and the enthalpy of combustion of the solid chelating/fuel agents, influence the size, band gap and dielectric properties of the obtained spinel nanoparticles. Chapter 5 is dedicated to the integration of the spinel and perovskites nanoparticles in electronic devices. First step on this road was the surface functionalization of the nanoparticles in order to obtain a stable ink suspensions which will be used for the thin films deposition. Various methods were used for the thin film fabrication, namely drop casting, dielectrophoresis and spin coating. Despite the dielectrophoresis and spin coating methods allowed as to obtain thin films with a high order degree of the nanoparticles, these techniques are limited by the continuity of the thin layers on large surfaces. This issue has been overcome by using drop casting method. For both, perovskite and spinel nanomaterials the thickness of the prepared thin films vary from 400 nm to 4300 nm. The surface quality and elemental composition of the films has been investigated by Field-emission Scanning Electron Microscopy, and EDX analyses. As a next step, after elaboration of characterization of thin films the planar capacitors have been fabricated by deposition of silver electrodes onto the both sides of the dielectric films. The performance of the fabricated planar capacitors was studied by Broadband Dielectric Spectroscopy. Thus, we obtained the following values for the electrical capacitance: 1 nF for ZnCr2O4 based capacitor, 200 nF for cuboidal BaTiO3 based capacitors and 2 nF for the truncated rhombic dodecahedron BaTiO3 based capacitors.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 «фізика та астрономія». – Фізико-технічний інститут низьких температур імені Б.І. Вєркіна НАН України, Харків, 2023.Об’єкт дослідження – дендритні точково-контакті наноструктури.Предмет дослідження – ефекти нелінійної електропровідності в квантових дендритних точкових контактах Янсона.У першому розділі «Сучасний стан та перспективи розвитку квантових сенсорів, що працюють на принципі зміни електричної провідності» йдеться про фундаментальні основи мікроконтактної спектроскопії (МКС) Янсона та точкових контактів Янсона, які є базовим елементом сучасних квантових сенсорів. Наведено інформацію про моделі точкових контактів Янсона, описано режими протікання струму. Описані принципи детектування газових середовищ. Другий розділ «Методичні особливості досліджень та експериментальне обладнання» розповідає про особливості процесу створення точкових контактів Янсона та методи дослідження їх характеристик. Наведено опис лабораторного устаткування, описано методологію підготовки електролітів та електродів для створення дендритних точкових контактів Янсона. Описано методологію дисертаційних досліджень в газовому середовищі. У третьому розділі «Квантування провідності – новий селективний механізм детектування газових середовищ» запропоновано нову концепцію селективного детектування в газових та рідких середовищах, основану на формуванні оригінальної квантової системи та реєстрації її енергетичних станів у динамічному режимі за допомогою дендритних точкових контактів Янсона, синтезованих електрохімічним шляхом у досліджуваному середовищі. Синтез нанорозмірних дендритних точкових контактів Янсона виконується в процесі циклічного комутаційного ефекту, який має місце в електроліті, що контактує з середовищем, що аналізується. Провідність дендритних точкових контактів Янсона демонструє квантову поведінку, що визначається оболонковим ефектом. Квантовий оболонковий ефект формує геометрію та обумовлює дискретну зміну структури провідних каналів дендритних точкових контактів Янсона в процесі їх синтезу. Динамічний режим сканування енергетичних станів точково-контактних квантових систем, запропонований у даній роботі, дозволяє розробити універсальний метод для вибіркового виявлення багатьох газоподібних і рідких середовищ, включаючи такі важкі для виявлення речовини, як метан і інертні гази. Четвертий розділ дисертаційної роботи присвячений дослідженню «механізму активації циклічного комутаційного ефекту для квантового селективного детектування за допомогою дендритних точкових контактів Янсона». Розробка квантових селективних сенсорів вимагає детального вивчення природи, кінетичних параметрів і механізмів активації всіх фаз циклічного комутаційного ефекту. Точкові контакти Янсона є основним інструментом для вирішення виникаючих завдань. При розміщенні їх в іонопровідному середовищі провідний канал контакту може функціонувати як електрохімічна безщілинна електродна система (БЕС). Аналіз експериментальних даних щодо динаміки електропровідності та часу життя дендритних точкових контактів Янсона під час циклічного комутаційного ефекту дозволяє дослідити особливості процесів, які можуть уможливити реалізацію квантового механізму вибіркового детектування та призвести до підвищення чутливості точково-контактних сенсорів до рідких і газоподібних аналітів. Запропоновано та обговорено математичну модель руйнування аноду дендритних мідних точкових контактів під час циклічного комутаційного ефекту.У п’ятому розділі «Квантовий сенсор – сенсор нового покоління» розглянуто результати досліджень, що були спрямовані на перевірку можливості практичного застосування селективного квантового механізму детектування газових середовищ, який було відкрито при виконанні дисертаційної роботи. Для цього була проведена розробка прототипу нового квантового сенсора. Гістограми провідності, які відповідають квантовим станам дендритних точкових контактів в процесі їх перетворень, є маркером певних середовищ і можуть бути зареєстровані за допомогою прототипу нового квантового сенсора, розробленого в дисертаційній роботі. Дієздатність розробленого прототипу була доведена в експериментах в газових середовищах аргону та оточуючого повітря. Отримані результати забезпечують передумови для розробки квантових сенсорів нового покоління для селективного визначення рідких та газових середовищ. Ключові слова: наноструктура, електрична провідність, мікроконтактна спектроскопія Янсона, мікроконтактний газочутливий ефект, сенсор, дендрит, електричний опір, наноструктурні перетворення, квантування провідності, провідність, транспортні властивості, точкові контакти, квантовий розмірний ефект, скануюча електронна мікроскопія, наноматеріали, квантові ефекти, спектроскопія, Раманівська спектроскопія, транспортні властивості, питомий електричний опір.^UThe thesis is submitted to obtain the scientific degree of Doctor of Philosophy in specialty 104 "Physics and Astronomy". - B.Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv, 2023.The object of the study is the nanostructured point-contact sensor. The subject of the study is the effect of nonlinear electrical conductivity in quantum dendritic Yanson point contacts.The first chapter, "Current state and prospects for the development of quantum sensors which operate using the electrical conductivity changing principle", is devoted to the fundamentals of Yanson point-contact spectroscopy, which is the essential element of modern quantum sensors. Information about Yanson's point contact models is provided, current flow modes are described. The principles for the detection of gaseous media are described. The second chapter, "Methodological features of research and experimental equipment", is about the features of the process of creating Yanson's point contacts and the methods for investigation of their characteristics. The laboratory equipment is described, and the methodology of preparation of electrolytes and electrodes for the creation of Yanson dendritic point contacts is given. The methodology of dissertation research in a gaseous environment is explained. The third chapter, "Conductance quantization as a new selective sensing mechanism in dendritic point contacts", introduces a new concept of selective detection in gaseous and liquid media. This concept is based on forming an original quantum system and registering its energy states in a dynamic mode using dendritic Yanson point contacts synthesized electrochemically in the studied environment. The synthesis of nano-sized dendritic Yanson point contacts is performed in the process of a cyclic switching effect that takes place in the electrolyte in connection with the medium being analyzed. The conductance of dendritic Yanson point contacts exhibits quantum behavior determined by the shell effect. The quantum shell effect shapes the geometry and causes a discrete change in the structure of the conducting channels of Yanson dendritic point contacts in their synthesis. The dynamic mode of scanning the energy states of point-contact quantum systems, proposed in this work, makes it possible to develop a universal method for the selective detection of many gaseous and liquid media, including such difficult-to-detect substances as methane and inert gases. The fourth chapter studies "Activation Mechanism of the Cyclic Switchover Effect for Quantum Selective Detection with Dendritic Yanson Point Contacts". The development of quantum selective sensors requires a detailed analysis of the nature, kinetic parameters, and activation mechanisms of all phases of the cyclic switchover effect. Yanson point contacts are the main tool for solving emerging problems. The conductive contact channel can function as an electrochemical gapless electrode system (GES) when placed in an ion-conducting medium. The analysis of experimental data on the dynamics of electrical conductivity and lifetime of dendritic Yanson point contacts during the cyclic switching effect makes it possible to investigate the features of processes that can ensure the implementation of a quantum mechanism of selective detection and lead to the increased sensitivity of point-contact sensors to liquid and gaseous analytes. A mathematical model of anode destruction of dendritic copper point contacts during the cyclic switchover effect is proposed and discussed.In the fifth chapter, "Quantum sensor – sensor of a new generation", the research results aimed at verifying the possibility of the practical application of the selective quantum mechanism of detection of gaseous media, which was discovered during the dissertation work, were considered. For this purpose, a prototype of a new quantum sensor was developed. Conductivity histograms, which correspond to the quantum states of dendritic point contacts in the process of their transformations, are a marker of certain environment compositions and can be registered using the prototype of a new quantum sensor developed during the study. The performance of the developed prototype was proven during experiments in gas environments of argon and ambient air. The obtained results provide prerequisites for developing -generation quantum sensors to select liquid and gaseous media.Keywords: nanostructure, electric conductivity, Yanson point-contact spectroscopy, point contact gas-sensitive effect, sensor, dendrite, electric resistance, nanostructured transformations, conductance quantization, conductivity, transport properties, point contacts, quantum size effect, scanning electron microscopy, nanomaterials, quantum effects, spectroscopy, Raman spectroscopy, transport properties, electrical resistivity.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 «Фізика та астрономія» (10 – Природничі науки) – Інститут електронної фізики НАН України, Ужгород, 2023. Дисертацію присвячено комплексним експериментальним та теоретичним дослідженням структури масових розподілів виходів продуктів фотоподілу актинідів 232Th, 238U, 239Pu, стимульованих гальмівним випромінюванням електронного прискорювача ІЕФ НАН України – мікротрона М-30, біля порогу другого шансу. У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми дисертаційної роботи, вказано мету, задачі, предмет та об’єкт досліджень. Викладено наукову новизну отриманих результатів та її практичну значимість. Вказано публікації за темою дисертації та наведено дані про апробацію роботи здобувачем. Викладено інформацію про структуру та обсяг дисертаційної роботи, про особистий внесок дисертанта.Перший розділ «Фотоподіл актинідів: аналіз експериментальних даних та методів досліджень» присвячений аналізу наявної літератури по виходам продуктів (уламків), які є одним із основних параметрів, що характеризують процес поділу ядер актинідів та відображають структуру у їх масових розподілах. Встановлено, що одним із перспективних напрямків вивчення цієї структури є фотоподіл. Встановлено, що для стимуляції реакцій фотоподілу актинідів оптимальним є використання електронних прискорювачів, а саме мікротронів, оскільки, вони завдяки своїм технічним характеристикам забезпечують інтенсивні потоки гальмівних фотонів для широкого діапазону енергій. Встановлено, що при використанні комп’ютерного моделювання з метою отримання інформації про характеристики пучків гальмівного випромінювання на електронних прискорювачах, що стимулюють реакції фотоподілу актинідів, оптимальним є програмний код Монте-Карло – GEANT4. Аналіз існуючих експериментальних даних по масовим розподілам виходів продуктів фотоподілу окремих актинідів у рамках мультигаусової моделі є необхідним для дослідження їх структури, особливо у околі порогу другого шансу.В другому розділі «Стимуляція реакції фотоподілу актинідів біля порогу другого шансу на мікротроні М-30» проведено аналіз факторів, що впливають на характеристики пучків гальмівного випромінювання, утворених на електронних прискорювачах. Встановлені оптимальні параметри схеми стимуляції реакції фотоподілу зразків актинідів на електронному прискорювачі – мікротроні М-30 при граничній енергії гальмівних фотонів – 17.5 МеВ у результаті проведених теоретичних розрахунків з використанням інструментарію GEANT4. Було досліджено внесок супутніх ядерних реакцій, а саме електро- та нейтронного поділу, у фотоподіл актинідів 232Th, 238U, 239Pu при їх активації на електронному прискорювачі – мікротроні М-30 для фіксованої початкової енергії електронів 17.5 МеВ у результаті проведених симуляцій. Встановлені значення порогів другого шансу фотоподілу актинідів 232Th, 238U, 239Pu, у результаті проведених теоретичних розрахунків за допомогою програмних пакетів TALYS і GEF, які узгоджуються між собою та корелюють зі значеннями існуючих експериментальних даних.У третьому розділі «Експериментальні дослідження виходів продуктів фотоподілу актинідів на мікротроні М-30» детально описано процес проведення експериментальних досліджень виходів продуктів фотоподілу актинідів 232Th, 238U та 239Pu на електронному прискорювачі – мікротроні М-30; розроблені комп’ютерні програми “NPMA Prompt neutron yield version 1.0.2301” і “NPMU Prompt neutron parametrization version 1.0.2302” для проведення рутинних розрахунків нейтронної множинності – повного виходу миттєвих нейтронів та їх залежності від мас уламків. У четвертому розділі «Дослідження структури масових розподілів продуктів фотоподілу актинідів» представлені отримані експериментальні дані відносних кумулятивних виходів продуктів та повних виходів ізобарних масових ланцюжків, утворених у результаті фотоподілу актинідів 232Th, 238U і 239Pu, при граничній енергії гальмівного випромінювання 17.5 МеВ: для 232Th ‒ значення 23 продуктів (17 отримані вперше), з яких знайдені повні виходи 22 ізобарних масових ланцюжків; для 238U ‒ значення для 29 продуктів (14 отримані вперше), з яких знайдені повні виходи 26 ізобарних масових ланцюжків та для 239Pu ‒ значення 13 продуктів (усі отримані вперше), з яких знайдені повні виходи 13 ізобарних масових ланцюжків. Модифіковано модель мультигаусового описання спектрів масових розподілів виходів асиметричних продуктів фотоподілу актинідів, шляхом введення додаткового гауса, та використано для описання спектрів масових розподілів виходів продуктів фотоподілу актинідів 232Th, 238U і 239Pu. Ключові слова: фотоядерні реакції, фотоподіл, 232Th, 238U, 239Pu, вихід продуктів поділу, переріз реакції, метод активації, мікротрон, утворення гальмівного випромінювання, випромінювання, гамма-спектр, нейтрони, GEANT4, GEF, TALYS^UThe thesis is submitted to acquire the scientific degree of Doctor of Philosophy in the specialty 104 “Physics and Astronomy” – Institute of Electron Physics NAS Ukraine, Uzhhorod, 2023.The dissertation is devoted to comprehensive experimental and theoretical studies of the structure of mass distributions of the photofission products of actinides 232 Th, 238 U, and 239 Pu stimulated by the bremsstrahlung radiation of the electron accelerator IEP of the National Academy of Sciences of Ukraine - microtron M-30, near the threshold of the second chance. The introduction substantiates the relevance of the dissertation's chosen topic and indicates the research's purpose, tasks, subject, and object. The scientific novelty of the obtained results and their practical significance are outlined. Publications on the dissertation topic are indicated, and data on the approbation of the work by the applicant are given. Information about the structure and scope of the dissertation work and the personal contribution of the dissertation worker is presented.The first chapter, “Photofission of actinides: analysis of experimental data and research methods,” is devoted to the analysis of available literature on the yields of products (fragments), which are one of the main parameters characterizing the fission process of actinide nuclei and reflect the structure in their mass distributions. It has been established that one of the promising areas of study of this structure is photofission. It was established that the microtron, is the optimal for stimulating actinide photofission reactions. It has been established that when using computer modeling to obtain information about the characteristics of bremsstrahlung beams that stimulate photofission reactions of actinides, program code GEANT4 is optimal. The analysis of existing experimental data on the mass distributions of photofission products of individual actinides within the framework of the multi-Gaussian model is necessary to study their structure, especially around the second chance threshold.In the second chapter, “Stimulation of the photodissociation reaction of actinides near the threshold of the second chance at the M-30 microtron,” an analysis of factors affecting the characteristics of bremsstrahlung beams formed at electron accelerators was carried out. The optimal parameters of the stimulation scheme for the photofission reaction of actinide samples on the M-30 microtron electron accelerator at the maximum energy of bremsstrahlung photons of 17.5 MeV were determined as a result of theoretical calculations using the GEANT4 toolkit. The contribution of accompanying nuclear reactions to the photofission of actinides 232 Th, 238 U, and 239 Pu was investigated in the result of the simulations. The second-chance threshold values of photofission of actinides 232Th, 238U, and 239Pu were established as a result of theoretical calculations using the TALYS and GEF software packages.The third chapter, “Experimental studies of photofission product yields of actinides on the M-30 microtron,” describes in detail the process of conducting experimental studies of the photofission products of actinides 232 Th, 235 U and 238 U on the electron accelerator - the M-30 microtron; the computer programs “NPMA Prompt neutron yield version 1.0.2301” and “NPMU Prompt neutron parametrization version 1.0.2302” were created for routine calculations of neutron multiplicity - the total yield of instantaneous neutrons and their dependence on the fragment mass.The fourth chapter, “Investigation of the structure of mass distributions of actinide photofission products,” presents the obtained experimental data of relative cumulative product yields and total yields of isobaric mass chains formed as a result of photofission of actinides 232Th, 238U, and 239Pu, at the maximum energy of bremsstrahlung radiation 17.5 MeV: for 232Th ‒ values of 23 products (17 obtained for the first time), from which total yields of 22 isobaric mass chains were found; for 238U - values for 29 products (14 obtained for the first time), from which total yields of 26 isobaric mass chains were found, and for 239Pu - values for 13 products (all obtained for the first time), from which total yields of 13 isobaric mass chains were found. The multi-Gaussian description model of the mass spectra of the photofission product yields of actinides was modified by introducing an additional Gaussian and was used to describe the mass spectra of photofission yield products of the actinides 232Th, 238U, and 23 Pu. Keywords: photonuclear reactions, photofission, 232Th, 238U, 239Pu, yield of fission products, reaction cross section, activation method, microtron, production of bremsstrahlung, radiation, gamma spectrum, neutrons, GEANT4, GEF, TALYS