Установлено, що внаслідок розвинення поверхні керамічних блочних матриць щільникової структури шляхом нанесення вторинного носія у вигляді дрібнодисперсного Al2O3 збільшується активність паладійвмісних каталізаторів у реакції окиснення CO. Активність таких каталізаторів реакції CH4 + NO визначається не лише структурними характеристиками, але і його кислотно-лужними властивостями.

Розглянуто будову та магнітні властивості гранульованих багатошарових магнітних структур, нанокомпозитів на основі аморфних сплавів у діелектричній матриці, гранульованих середовищ феромагнітний метал - немагнітний метал. Висвітлено особливості магнітних властивостей гранульованих матеріалів, електро- та магнітоопору манганітів лантану. Наведено приклади застосування матеріалів з гігантським магнітоопором.

Узагальнено літературні дані, а також наведено результати оригінальних досліджень з проблем моделювання міцності та руйнування нанокристалів ОЦК-металів. Показано, що характерною особливістю процесу деформації нанокристалів ОЦК-металів є ефект втрати стабільності нанокристала, що виявляється в різкому падінні рівня напружень у нанокристалі. У даному випадку ступінь падіння розтягальних напружень може досягати 70 %. Втрата стабільності відбувається у результаті перебудови кристалічної структури, що є механізмом необоротної (пластичної) деформації цього класу матеріалів. Показано, що рушійною силою цих перебудов є дотичні напруження. Установлено принципові відмінності між втратою стабільності на атомному (рівень елементарної комірки) та нанорівні. На прикладі моделювання за допомогою методу молекулярної динаміки гідростатичного розтягу нанокристалів молібдену та заліза проаналізовано закономірності утворення тріщин у нанокристалах. Показано, що утворенню атомногострих тріщин передує зсувна нестабільність нанокристала, а самі тріщини розкриваються в площинах зсуву {110}. Розглянуто роль флуктуацій у процесі втрати стабільності нанокристалів. Підкреслено, що розробка моделей зсувної нестійкості й тріщиноутворення в нанокристалах є актуальною проблемою створення фізичних основ міцності та пластичності цього нового класу матеріалів.

Розроблено методику, що дозволяє визначити рівень релаксаційних напружень в аморфних сплавах на основі дифракційних даних. За допомогою зазначеної методики досліджено внутрішні механічні напруження, які усуваються за низькотемпературного відпалу аморфного Pd52Ni32P16. Одержано просторову картину розподілу напружень у свіжовиготовленому сплаві, яка характеризується нанорозмірними неоднорідностями. Встановлено, що величина релаксаційної енергії для аморфного Pd52Ni32P16 складає 1,49 кДж/моль.

В огляді розглянуто питання, пов'язані з теорією випромінювання світла в кремнієвих нанокристалах (НК), а саме - з механізмом випромінювальних екситонних переходів. Проаналізовано випадок, коли під дією лазерного збудження в нанокристалах генеруються електронно-діркові пари, які потім зв'язуються в екситони. Продемонстровано важливу роль ефекту "діелектричного підсилення" в кремнієвих НК, що знаходяться в оболонці з діоксиду кремнію. Показано, що поряд з енергією екситонних переходів залежним від розміру НК є і характеристичний час випромінювальної екситонної рекомбінації, причому ця залежність має немонотонний характер. Одержано співвідношення між нерівноважними концентраціями екситонів та електронно-діркових пар у кремнієвих НК. Розглянуто механізм оже-рекомбінації екситонів у кремнієвих НК з участю поверхневих центрів, що дає змогу пояснити лінійну залежність інтенсивності фотолюмінесценції (ФЛ) в кремнієвих наноструктурах (НС) від інтенсивності збудження. Показано, що особливості, які спостерігаються в експериментально одержаних спектрах ФЛ пористого кремнію та кремнієвих структур з квантовими точками, можна пояснити, враховуючи такі ефекти: ефект квантового обмеження, що призводить до квантування енергетичного спектра НК; ефект, пов'язаний з непрямозонністю вихідного кремнієвого матеріалу, який призводить до виникнення осциляцій на залежності випромінювального часу життя екситонів від розміру НК; квантовий мезоскопічний ефект, який призводить до сильного розширення області оптичних переходів в енергетичному спектрі кремнієвих НК найменших розмірів (~ 1 - 2 нм).

Розроблено серію сплавів систем (Ti - Zr) - (Ni - Cu) i (Ti - Hf) - (Ni - Cu) зі складом, що варіюється біля ефективної інтерметалічної сполуки АВ і уможливлює їх одержання в аморфному стані. Побудовано ТВП-діаграми, що є основою режимів термічної обробки для формування аморфного, нанокристалічного (<$E <<~ 40> нм), мікрокристалічного (<$E >>~40> нм) або змішаного станів.

На прикладі складних оксидних цирконійвмісних каталізаторів для процесу селективного відновлення оксидів азоту легкими вуглеводнями (NOx - CnHm/O2) показано роль розмірного фактора: найактивніші зразки на основі нанофазного ZrO2 (розмір кристалітів 9 - 12 нм) тетрагональної модифікації, одержаного за допомогою золь-гель методу. Кореляція активності систем Rh - MexOy/ZrO2 (Me = Co, Cr, Ce) з редокс- і кислотними властивостями їх поверхні свідчить про просторово-розділені функції активних центрів складного каталізатора.

За допомогою методу ЯГР-спектроскопії вивчено процеси радіаційного окиснення заліза та його термічного відновлення в структурах кальцієвих і натрієвих амфіболів. Виведено кінетичне рівняння залежності відносної кількості окисненого заліза від часу (дози) опромінення з урахуванням конкуруючих під дією гамма-поля реакцій окиснення та відновлення. Розраховано константи швидкостей відповідних реакцій, кількість іонів <$E roman Fe sup 3+>, утворених під час поглинання 1 Дж енергії опромінення, а також енергії, необхідні для утворення одного іона <$E roman Fe sup 3+> у структурах досліджених амфіболів. Надано кристалоструктурне обгрунтування більш високої радіаційної сприйнятливості тараміту у порівнянні з магнезіальною, чермактовою й едентовою роговими обманками та рибекітом. Розроблено аналітичний апарат, що описує кінетику відновлення радіаційно окисненого заліза, виходячи з припущення про різні енергії активації процесів відновлення для іонів <$E roman Fe sup 3+> поверхневих і глибинних шарів кристала.

Розроблено алгоритм оберненої згортки для моделювання пошарового аналізу під час іонного розпилення багатошарових тонкоплівкових структур. У цьому випадку використано метод умовного градієнта з урахуванням апріорної інформації про характер монотонності концентраційного профілю. Встановлено, що математичне моделювання дає змогу істотно зменшити спотворення істинної форми концентраційного профілю.

Нанокомпозити на базі поліімідів (ПІ) та кремнійорганічної нанофази (КОН), яку одержано за допомогою методу золь-гель технології, охарактеризовано з використанням методів широко- і малокутового рентгенівського випромінювання, термогравіметрії, динамічного механічного аналізу, а також вимірюваннями діелектричної проникності. Встановлено пухку внутрішню структуру КОН, середньоквадратичні флуктуації електронної густини та динамічні модулі пружності якої були близькими до таких для вихідного ПІ. Ця особливість внутрішньої структури КОН у поєднанні з пухкою упаковкою фрагментів ланцюгів ПІ, сусідніх до КОН, є головними факторами, які обумовили значне неадитивне зниження діелектричної проникності нанокомпозитів. Характер залежності діелектричної проникності від складу дозволяє висловити припущення про зміну морфології нанокомпозитів за відносно малих вмістів КОН (імовірно, перколяційний перехід типу ізольовані кластери - нескінченний кластер).

Вивчено вплив термообробки в контрольованому розрідженому газовому середовищі (~ <$E 10 sup -6> Па) на формування на поверхні монокристала Si (100) нанорозмірних структур, що складаються з комплексів "атом металу - вакансія - адсорбована молекула на основі OH-групи" з використанням методів контактної різниці потенціалів, спектроскопії повного струму, мас-спектрометрії вторинних іонів. Виявлено вплив електронів низької енергії (<$E ~<<~100> еВ) на роботу виходу Si (l00) після довготривалої термообробки за температури 870 - 950 K. Показано, що в процесі адсорбції та формування OH-груп на модифікованій поверхні Si (100) робота виходу збільшується від <$E phi sub 0> = 4,6 до 5,8 еВ, в цьому разі ефект впливу електронів на роботу виходу збільшується від 0 до ~ 2 еВ. Установлено нелінійну залежність <$E DELTA phi> від енергії електронів, що впливають на наноструктуровану поверхню з максимумом <$E DELTA phi> за умови E ~ 80 еВ.

Проведено вимір залежності розмірів дисперсних часток золота, що виділяються під час електролізу золотовмісного сплаву AuAg, від густини струму. Густина струму J змінювалася в інтервалі 1 - 1 000 <$E roman {А "/" м} sup 2>. У цьому випадку розміри часток d змінювалися від 3,1 до 0,2 мкм. Експериментально знайдена залежність розміру частинок d від J досить добре описується такою степеневою функцією: <$E d~symbol Ы~c(J "/" J sub 0 ) sup b>, де <$E c~=~3,16~symbol С~0,03> мкм, a <$E J sub 0 ~=~1,0~ roman {А "/" м } sup 2> - нормувальне значення густини струму. Показник степеня виявився близьким до <$E -0,5:~b~=~ -0,42~symbol С~0,02>. Одержані результати вдається пояснити в межах уявлень про самоорганізацію з максимальною швидкістю виробництва ентропії, що призводить до максимально можливої швидкості виділення частинок Au у результаті вихідної дифузії цих атомів по поверхні вихідного сплаву, збідненого (внаслідок процесу електролізу) атомами Ag.

За допомогою методу електронного парамагнітного резонансу на частоті 9,3 ГГц в інтервалі температур 77 - 500 K проведено дослідження типів <$E roman O sup ->-центрів, які з'являються під час рентгенівського та <$E gamma>-опромінення в синтетичних фосфатах кальцію з ізоморфними домішками іонів Li, К і La. Встановлено, що в гексагональному Ca-апатиті присутній <$E roman O sup - >-центр (<$E roman {OH sup - ~-~O sup -~-~OH sup - }>), який проявляється в спектрах електронного парамагнітного резонансу за температури 77 K у вигляді дублету з <$E g sub symbol <94> ~=~2,0707> і <$E DELTA B sub symbol <94> ~=~0,74~symbol С~0,05> мТл, інтенсивність якого відповідає кількості кристалічної фази. В ізоморфнозаміщених сполуках виявлено ряд нових <$E roman O sup ->-центрів, у найближчому оточенні яких знаходяться іони лужних металів і La: <$E roman {V sub OH ~-~O sup - ~-~OH sup - ~(Me sub II sup + 2Ca sub II sup 2+ )}>, <$E roman {O sup 2- ~-~O sup - ~-~OH sup - ~(2Ca sub II sup 2+ La sub II sup 3+ )}>, <$E roman {O sup 2- ~-~O sup - ~-~O sup 2- ~(2Ca sub II La sub II )}>. Встановлено, що локалізація неспареного електрона на іоні <$E roman Li sup +> (4,76 %) менша, ніж на іоні <$E roman K sup +> (6,02 %), відповідно до іонних радіусів цих атомів, що пояснюється більшим перекриванням <$E 2 p sigma>-орбіталі іона кисню і 3s-орбіталі іона <$E roman K sup +> у структурі гексагонального Ca-ГАП.

За допомогою методів рентгенівської фотоелектронної спектроскопії, коливальної спектроскопії, рентгенофазового, термічного, елементного хімічного аналізу вивчено будову селенохлориду родію Rh2Cl5Se8 та продуктів його термічного розкладу. Для цих сполук запропоновано кубаноподібні структури, які сформовані [<$E roman Rh sub 4 ( mu sub 3 roman Se ) sub 4 >] або [<$E roman Rh sub 4 ( mu sub 3 roman Se ) sub 3 ( mu sub 3 roman Cl )>].

Покриття системи Al - Cu - Fe з квазікристалічною структурою одержано високошвидкісним (~ 100 нм/с) електронно-променевим осадженням за температур підкладки від 470 K до 1 070 K. Під час зниження температури підкладки розмір зерен квазікристалічної фази монотонно зменшується і досягає значень, менших за 100 нм за температур нижче 770 K. Обговорено особливості зміни структури та механічних властивостей квазікристалічних покриттів під час зниження температури осадження.

Вивчено кристалічну наноструктуру, спектральну залежність оптичної провідності, фотолюмінесценції та комбінаційного (раманівського) розсіяння світла фулеритів C60 під час відпалу. З підвищенням вмісту інтеркальованого кисню модифікація спектрів свідчить про появу додаткових міжмолекулярних зв'язків. Таким чином, відпал у кисневому середовищі призводить до початкової стадії полімеризації. В цьому випадку кристалічна фаза фулериту відповідає ГЦК-структурі, а сили міжмолекулярної взаємодії стають міцнішими за ван-дер-ваальсівські.

Вивчено фотоелектрохімічні процеси на GaAs та InP, поверхню яких модифіковано наночастинками CdS. Показано, що фоточутливість GaAs і InP після модифікування їх поверхні наночастинками CdS збільшується зі зменшенням внеску катодного фотоструму відновлення полісульфідів і зниженням рекомбінаційних втрат на поверхні, в результаті чого в полісульфідному розчині одержано значення 23 % ККД перетворення енергії сонячного світла в електричну енергію.

Локальну електронну структуру малих вкраплень Si у структурі SiO2 обчислено за допомогою метододу ЛМТО (лінійних muffin-tin орбіталей) у підході суперкомірки. Щоб точно відтворити значення фундаментальної енергетичної щілини, в розрахунок введено квазічастинкові поправки у формі нелокального (залежного від l) додаткового потенціалу для атомів кремнію та кисню. Показано, що для введених малих кластерів Si поріг збудження визначається прямою енергетичною щілиною між електронними станами, що локалізовані на вкрапленні Si. Ця енергетична щілина відображує зв'язувально-антизв'язувальну взаємодію та зростає зі зменшенням міжатомної відстані. Локальний розподіл електронної густини й особливості Si - O і Si - Si зв'язків обговорено для включень Si2 і Si5, однак ці кластери ще дуже малі, щоб відтворити величину енергетичної щілини, що вимірюється в Si/SiO2 наноструктурах.

Вивчено особливості випробувань субмікроструктурованих і нанокристалічних покриттів за умов мікроіндентування. Для запобігання неточностям, які можуть виникнути внаслідок дії масштабного фактора під час індентування, введено поняття критичного навантаження <$E P sub c>. Запропоновано порівнювати різні покриття за результатами вимірювань, що здійснюють під навантаженнями, вищими за критичне <$E P~symbol У~P sub с>, які забезпечують одержання найбільш стабільних значень мікротвердості та характеристики пластичності <$E delta sub H>.

Методом SEIRA (surface enhanced infrared absorption) спектроскопії досліджено коливальні спектри різноманітних вуглецевих матеріалів - сажі, природного графіту, терморозширеного графіту, одностінних нанотрубок, фулеренів, шунгітів, які порівнювались з даними раманівської та традиційної 14 фур'є-спектроскопії. Встановлено, що метод SEIRA є більш чутливим для характеристики домішок та оптичних властивостей вуглецевих матеріалів, ніж традиційна ІЧ спектроскопія. Дослідження показали, що моди другого порядку у раманівських спектрах розсіяння можуть бути використані для характеристики нанорозмірних структур у вуглецевих матеріалах.