Исследования состава и свойств новых материалов, включая биомедицинские

Сканирующие электронные микроскопы (СЭМ) и устанавливаемые на них многочисленные инструменты для наблюдения и анализа поверхности являются одним из наиболее активно используемых инструментов в научно-исследовательских институтах во всем мире. В нашем центре для этих целей используется различное оборудование, в частности, Сканирующий электронный микроскоп JSM-7001F (JEOL). Микроскоп, благодаря использованию в нем электронной пушки с полевой эмиссией (катодом Шотки) (T-FE), передовой технологии формирования изображения и компьютерной технологии дает не только возможность наблюдения тонкой структуры поверхности образца с высоким разрешением (2нм), но и выполнения таких анализов, как локальный анализ элементного состава (1мкм² ) методом энергодисперсионной спектрометрии (EDX), катодолюминесцентный анализ (CLD) и др. Кроме того, для данного микроскопа имеется широкий диапазон дополнительного оборудования, позволяющего выполнять обнаружение и анализ вторичных электронов, отраженных электронов, проходящих электронов, характеристического рентгеновского излучения и других сигналов, генерируемых при облучении образца электронным зондом.
Под действием первичных электронов образец излучает различные сигналы, интенсивность которых зависит от свойств образца (рельефа поверхности, плотности и элементного состава). В-основном это вторичные электроны, обратнорассеянные электроны, характеристическое рентгеновское излучение и катодолюминесценция.
Растровый электронный микроскоп (РЭМ) обычно формирует изображения, регистрируя вторичные электроны. Поскольку интенсивность испускаемых вторичных электронов зависит от угла падения электронов на поверхность образца, тонкие изменения шероховатости поверхности влияют на яркость сигнала.

Кроме того, система энергодисперсионного (ЭДС) микроанализа позволяет проводить элементный анализ и позволяет изучать химический состав исследуемых материалов.
Пример такого комплексного исследования приведен на рисунке ниже.

На нем находится СЭМ-изображение (001)-скола образца номинального состава Ba0.01Sr0.1Bi2Se3 (a). Зеленая рамка показывает область, в которой делалось картирование. (b) Область картирования с большим увеличением; (c)-(f) карты элементов.
Список публикаций, в которых используются результаты, полученные на электронном микроскопе JEOL 7001F
- Ilin, A. S., Strugova, A. O., Cohn, I. A., Pavlovskiy, V. V., Zaitsev-Zotov, S. V., Sadakov, A. V., Sobolevskiy, O. A., Morgun, L. A., Matrovitskii, V. P. and Rybalchenko, G. V. “Superconductivity in thin films of RuN,” Physical Review Materials (8:7), 2024.
- Martynenko, N., Rybalchenko, O., Straumal, P., Tabachkova, N., Lukyanova, E., Rybalchenko, G., Prosvirnin, D., Beletsky, E., Prokofiev, P., Yusupov, V., Dobatkin, S. and Straumal, B. “Increasing strength and electrical conductivity of Cu-0.77%Cr-0.86%Hf alloy by rotary swaging and subsequent aging,” Journal of Materials Science (59:14), 2024, pp. 5944 — 5955.
- Рыбальченко О.В., Мартыненко Н.С., Рыбальченко Г.В., Лукьянова Е.А., Комаров В.С., Каплан М.А., Беляков А.Н., Долженко П.Д., Щетинин И.В., Рааб А.Г., Добаткин С.В., Прокошкин С.Д., ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ FE-MN-SI СПЛАВОВ ДЛЯ БИОМЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ Физическая мезомеханика. 2024. Т. 27. № 4. С. 100-116.
- Рыбальченко О.В., Табачкова Н.Ю., Мартыненко Н.С., Рыбальченко Г.В., Лукьянова Е.А., Темралиева Д.Р., Тарытина И.Е., Огарков А.И., Рааб А.Г., Добаткин С.В., УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ AL – MG2SI-СПЛАВЫ С ДОБАВКАМИ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И УЛУЧШЕННЫМИ МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, Металловедение и термическая обработка металлов. 2024. № 10 (832). С. 33-43.
- Лукьянова Е.А., Тарытина И.Е., Рыбальченко О.В., Мартыненко Н.С., Рыбальченко Г.В., Темралиева Д.Р., Пенкина Т.Н., Добаткина Т.В., Добаткин С.В., ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ЦИНКА И СКАНДИЯ НА СВОЙСТВА СПЛАВА MG-Y-GD-SM-ZR, Металлы. 2024. № 5. С. 3-17.
- Martynenko, N., Rybalchenko, O. V., Rybalchenko, G., Prosvirnin, D., Temralieva, D., Lukyanova, E., Yusupov, V., Sannikov, A., Koltygin, A. and Dobatkin, S. V. “Effect of Rotary Swaging on Mechanical and Corrosion Properties of Zn-1%Mg and Zn-1%Mg-0.1%Ca Alloys,” Key Engineering Materials (967), 2023, pp. 107 — 113.
- Rybalchenko, O. V., Martynenko, N., Rybalchenko, G., Tabachkova, N., Shchetinin, I., Prosvirnin, D., Lukyanova, E., Koltygin, A., Raab, A. and Dobatkin, S. V. “Effects of C Doping on the Structure and Functional Characteristics of Fe-Mn Alloys after Equal Channel Angular Pressing,” Key Engineering Materials (967), 2023, pp. 101 — 106.
- Rybalchenko, O., Anisimova, N., Martynenko, N., Rybalchenko, G., Tokar, A., Lukyanova, E., Prosvirnin, D., Gorshenkov, M., Kiselevskiy, M. and Dobatkin, S. “Effect of Nanostructuring on Operational Properties of 316LVM Steel,” Metals (13:12), 2023, pp. 1951.
- Lukyanova, E., Martynenko, N., Rybalchenko, O., Dobatkina, T., Tarytina, I., Tabachkova, N., Rybalchenko, G., Andreeva, N. and Dobatkin, S. “Effect of Samarium on the Properties of Hot-Extruded Mg–Y–Gd–Zr Alloys,” Crystals (13:10), 2023, pp. 1443.
- Martynenko, N., Anisimova, N., Shinkareva, M., Rybalchenko, O., Rybalchenko, G., Zheleznyi, M., Lukyanova, E., Temralieva, D., Gorbenko, A., Raab, A., Pashintseva, N., Babayeva, G., Kiselevskiy, M. and Dobatkin, S. “Bioactivity Features of a Zn-1%Mg-0.1%Dy Alloy Strengthened by Equal-Channel Angular Pressing,” Biomimetics (8:5), 2023, pp. 408.
- Rybalchenko, O. V., Bochvar, N. R., Rybalchenko, G. V., Martynenko, N. S., Tabachkova, N. Y. and Dobatkin, S. V. “Comparative analysis of the aging kinetics in low-alloyed Cu – Cr – Hf and Cu – Cr – Zr alloys after high pressure torsion,” Journal of Alloys and Compounds (955), 2023, pp. 170246.
- Rybalchenko, O., Anisimova, N., Martynenko, N., Rybalchenko, G., Belyakov, A., Shchetinin, I., Lukyanova, E., Chernogorova, O., Raab, A., Pashintseva, N., Kornyushenkov, E., Babayeva, G., Sokolova, D., Kiselevskiy, M. and Dobatkin, S. “Biocompatibility and Degradation of Fe-Mn-5Si Alloy after Equal-Channel Angular Pressing: In Vitro and In Vivo Study,” Applied Sciences (13:17), 2023, pp. 9628.
- Martynenko, N., Anisimova, N., Rybalchenko, G., Rybalchenko, O., Serebryany, V., Zheleznyi, M., Shinkareva, M., Gorbenko, A., Temralieva, D., Lukyanova, E., Sannikov, A., Koltygin, A., Kiselevskiy, M., Yusupov, V. and Dobatkin, S. “Effect of Rotary Swaging on Mechanical and Operational Properties of Zn–1%Mg and Zn–1%Mg–0.1%Ca Alloys,” Metals (13:8), 2023, pp. 1386.
- Martynenko, N. S., Temralieva, D. R., Lukyanova, E. A., Rybalchenko, O. V., Rybalchenko, G. V., Ogarkov, A. I., Tarytina, I. E., Yusupov, V. S. and Dobatkin, S. V. “Effect of Rotary Swaging on the Structure and Mechanical and Corrosion Properties of an Mg–1.1% Zn–1.7% Dy Alloy,” Russian Metallurgy (Metally) (2023:5), 2023, pp. 620 — 628.
- Martynenko, N. S., Bochvar, N. R., Rybalchenko, O. V., Prosvirnin, D. V., Rybalchenko, G. V., Kolmakov, A. G., Morozov, M. M., Yusupov, V. S. and Dobatkin, S. V. “Increase in the Strength and Electrical Conductivity of a Cu–0.8Hf Alloy after Rotary Swaging and Subsequent Aging,” Russian Metallurgy (Metally) (2023:4), 2023, pp. 466 — 474.
- Rybalchenko, O. V., Martynenko, N. S., Rybal?chenko, G. V., Tabachkova, N. Y., Lukyanova, E. A., Temralieva, D. R., Tarytina, I. E., Prutskov, M. E., Ogarkov, A. I., Raab, A. G., Bochvar, N. R. and Dobatkin, S. V. “Effect of Equal-Channel Angular Pressing and Subsequent Aging on the Structure and Mechanical Properties of Al?Mg2Si Alloys with Transition Metal Additions,” Russian Metallurgy (Metally) (2023:7), 2023, pp. 879-890.
- Rybalchenko, O., Torganchuk, V., Rybalchenko, G., Martynenko, N., Lukyanova, E., Tokar, A., Prosvirnin, D., Yusupov, V. and Dobatkin, S. “Effect of Rotary Swaging on Microstructure and Properties of Cr-Ni-Ti Austenitic Stainless Steel,” Metals (13:10), 2023.
- Martynenko, N., Anisimova, N., Tabachkova, N., Rybalchenko, G., Shchetinin, I., Rybalchenko, O., Shinkareva, M., Prosvirnin, D., Lukyanova, E., Temralieva, D., Koltygin, A., Kiselevskiy, M. and Dobatkin, S. “Improved Mechanical Properties of Biocompatible Zn-1.7%Mg and Zn1.7%Mg-0.2%Zr Alloys Deformed with High-Pressure Torsion,” Metals (13:11), 2023.
- Ilin, A. S., Strugova, A. O., Cohn, I. A., Pavlovskiy, V. V., Zaitsev-Zotov, S. V., Sadakov, A. V., Sobolevskiy, O. A., Morgun, L. A., Matrovitskii, V. P. and Rybalchenko, G. V. “Superconductivity in thin films of RuN,” arXiv (), 2023.
- Rybalchenko, G. and Rybalchenko, G. “Влияние равноканального углового прессования и последующего старения на структуру и механические свойства сплавов Al-Mg2Si с добавками переходных металлов,” Металлы (), 2023.
- Rybalchenko, G. and Rybalchenko, G. “Влияние ротационной ковки на структуру, механические и коррозионные свойства сплава Mg-1,1%Zn-1,7%Dy,” Металлы (), 2023.
- Martynenko, N., Rybalchenko, O., Bodyakova, A., Prosvirnin, D., Rybalchenko, G., Morozov, M., Yusupov, V. and Dobatkin, S. “Effect of Rotary Swaging on the Structure, Mechanical Characteristics and Aging Behavior of Cu-0.5%Cr-0.08%Zr Alloy,” Materials (16:1), 2022, pp. 105.
- Rybalchenko, O., Anisimova, N., Martynenko, N., Rybalchenko, G., Kiselevskiy, M., Tabachkova, N., Shchetinin, I., Raab, A. and Dobatkin, S. “Structure Optimization of a FeMnPd Alloy by Equal-Channel Angular Pressing for Biomedical Use,” Materials (16:1), 2022, pp. 45.
- Martynenko, N., Anisimova, N., Rybalchenko, O., Kiselevskiy, M., Rybalchenko, G., Tabachkova, N., Zheleznyi, M., Temralieva, D., Bazhenov, V., Koltygin, A., Sannikov, A. and Dobatkin, S. “Structure, Biodegradation, and In Vitro Bioactivity of Zn1%Mg Alloy Strengthened by High-Pressure Torsion,” Materials (15:24), 2022, pp. 9073.
- Rybal’chenko, O. V., Martynenko, N. S., Anisimova, N. Y., Kiselevskii, M. V., Rybal’chenko, G. V., Bochvar, N. R., Tabachkova, N. Y., Shchetinin, I. V., Konushkin, S. V., Tokar’, A. A., Ogarkov, A. I., Raab, A. G. and Dobatkin, S. V. “Effect of Equal-Channel Angular Pressing on the Structure and Properties of FeMnC Alloys for Biomedical Application,” Russian Metallurgy (Metally) (2022:11), 2022, pp. 1386–1396.
- Martynenko, N. S., Rybal’chenko, O. V., Rybal’chenko, G. V., Ogarkov, A. I., Bazhenov, V. E., Koltygin, A. V., Belov, V. D. and Dobatkin, S. V. “Effect of the Structural-Phase State of Biodegradable Alloys Zn1% Mg and Zn1% Mg0.1% Ca on Their Mechanical and Corrosion Properties,” Russian Metallurgy (Metally) (2022:11), 2022, pp. 1414–1421.
- Martynenko, N., Anisimova, N., Rybalchenko, O., Kiselevskiy, M., Rybalchenko, G., Tabachkova, N., Zheleznyi, M., Prosvirnin, D., Filonenko, D., Bazhenov, V., Koltygin, A., Belov, V. and Dobatkin, S. “Effect of High-Pressure Torsion on Microstructure, Mechanical and Operational Properties of Zn-1%Mg-0.1%Ca Alloy,” Metals (12:10), 2022, pp. 1681.
- Fedotov, N. I., Maizlakh, A. A., Pavlovskiy, V. V., Rybalchenko, G. V. and Zaitsev-Zotov, S. V. “Scanning tunneling microscopy of Bi2Te3 films prepared by pulsed laser deposition: from nanocrystalline structures to van der Waals epitaxy,” Surfaces and Interfaces (31), 2022, pp. 102015.
- Rybalchenko, O. V., Anisimova, N. Y., Kiselevsky, M. V., Rybalchenko, G. V., Martynenko, N. S., Bochvar, N. R., Tabachkova, N. Y., Shchetinin, I. V., Shibaeva, T. V., Konushkin, S. V., Tokar, A. A., Raab, A. G. and Dobatkin, S. V. “Effect of equal-channel angular pressing on structure and properties of Fe-Mn-#alloys##for##biomedical##applications#,” (30), 2022, pp. 103048.
- Anisimova, N., Martynenko, N., Novruzov, K., Rybalchenko, O., Kiselevskiy, M., Rybalchenko, G., Straumal, B., Salishchev, G., Mansharipova, A., Kabiyeva, A., Gabdullin, M., Dobatkin, S. and Estrin, Y. “Modification of Biocorrosion and Cellular Response of Magnesium Alloy WE43 by Multiaxial Deformation,” Metals (12:1), 2022, pp. 105.
- Fedotov, N. I., Maizlakh, A. A., Pavlovskiy, V. V., Rybalchenko, G. V. and Zaitsev-Zotov, S. V. “Scanning tunneling microscopy of Bi2Te3 films prepared by pulsed laser deposition: from nanocrystalline structures to van der Waals epitaxy,” arXiv (), 2022.
- Martynenko, N. S., Anisimova, N. Y., Rybalchenko, O. V., Kiselevskiy, M. V., Rybalchenko, G., Straumal, B., Temralieva, D., Mansharipova, A. T., Kabiyeva, A. O., Gabdullin, M. T., Dobatkin, S. and Estrin, Y. “Rationale for Processing of a Mg-Zn-Ca Alloy by Equal-Channel Angular Pressing for Use in Biodegradable Implants for Osteoreconstruction,” Crystals (11:11), 2021, pp. 1381.
- Bochvar, N. R., Rybalchenko, O. V., Tabachkova, N. Y., Rybalchenko, G. V., Leonova, N. P. and Rokhlin, L. L. “Kinetics of phase precipitation in AlMgSi alloys subjected to equal-channel angular pressing during subsequent heating,” Journal of Alloys and Compounds (881), 2021, pp. 160583.
- Petrova, A. E., Gavrilkin, S. Y., Rybalchenko, G. V., Menzel, D., Zibrov, I. P. and Stishov, S. M. “Physical properties of (Mn1-xCox)Si at x$$0.0600.100 : Quantum criticality,” Physical Review B (103:18), 2021.
- Rybalchenko, O. V., Anisimova, N. Y., Kiselevsky, M. V., Rybalchenko, G. V., Martynenko, N. S., Tabachkova, N. Y., Bochvar, N. R., Shchetinin, I. V., Tokar, A. A., Raab, A. G. and Dobatkin, S. V. “Influence of equal-channel angular pressing on the functional characteristics of biodegradable Fe-based alloys,” Journal of Physics: Conference Series (1688), 2020, pp. 012009.
- Tokar, A. A., Lunev, V. A., Dolzhenko, A. S., Rybalchenko, O. V., Morozov, M. M., Yusupov, V. S., Rybalchenko, G. V., Odessky, P. D. and Dobatkin, S. V. “Effect of rotary swaging on structure and properties of low-carbon steel,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (848), 2020, pp. 012092.
- Rybalchenko, O. V., Anisimova, N. Y., Kiselevsky, M. V., Belyakov, A. N., Tokar, A. A., Terentev, V. F., Prosvirnin, D. V., Rybalchenko, G. V., Raab, G. I. and Dobatkin, S. V. “The influence of ultrafine-grained structure on the mechanical properties and biocompatibility of austenitic stainless steels,” Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials (108:4), 2020, pp. 1460–1468.
- Bochvar, N. R., Rybalchenko, O. V., Leonova, N. P., Tabachkova, N. Y., Rybalchenko, G. V. and Rokhlin, L. L. “Effect of cold plastic deformation and subsequent aging on the strength properties of Al-Mg2Si alloys with combined (Sc~Zr) and (Sc~Hf) additions,” Journal of Alloys and Compounds (821), 2020, pp. 153426.
- Kuntsevich, A. Y., Rybal’chenko, G. V., Martovitskii, V. P., Bannikov, M. I., Selivanov, Y. G., Gavrilkin, S. Y., Tsvetkov, A. Y. and Chizhevskii, E. G. “Effect of Barium Codoping on Superconductivity in SrxBi2Se3,” JETP Letters (111:3), 2020, pp. 151–156.
- Bochvar, N. R., Rokhlin, L. L., Rybalchenko, O. V., Leonova, N. P., Tabachkova, N. Y., Rybalchenko, G. V. and Ovchinnikova, O. A. “The effect of transition metals on the structure and hardening of Al-Mg-Si alloys after cold plastic deformation,” Journal of Physics: Conference Series (1431), 2020, pp. 012050.
- Petrova, A. E., Yu. Gavrilkin, S., Rybalchenko, G. V., Menzel, D., Zibrov, I. P. and Stishov, S. M. “Physical properties of (Mn1?xCox)Si at x ‘0.06 ? 0.1: quantum criticality matter,” arXiv (), 2020.
- Rybalchenko, O. V., N. Yu Anisimova, M. V. Kiselevsky, G. V. Rybalchenko, N. S. Martynenko, N. Yu Tabachkova, N. R. Bochvar et al. “Influence of equal-channel angular pressing on the functional characteristics of biodegradable Fe-based alloys.” In Journal of Physics: Conference Series, vol. 1688, no. 1, p. 012009. IOP Publishing, 2020. DOI:10.1088/1742-6596/1688/1/012009