Основой создания новых материалов является понимание взаимосвязи между составом, структурой и свойствами соединения. Материал одного и того же элементного состава, но с разной структурой будет иметь разные свойства, как, например, графит, алмаз, фуллерены или графен. Значительное количество исследуемых в Центре образцов (как правило, квантовых материалов) синтезируются в нашей группе. Для создания нового материала, предварительно методами теоретической химии, проводится оценка стабильности желаемого многокомпонентного соединения, комплексный анализ наилучшего маршрута синтеза для получения соединения, которое затем исследуют различными физико-химическими методами для выявления взаимосвязи между составом, структурой и свойствами. После определения взаимосвязи, можно добиться улучшения требуемых свойств и обозначить потенциал применения в дальнейшем.
Подавляющая часть известных на данный момент соединений была получена еще в XX веке, поскольку эти соединения стабильны на воздухе и не деградируют. Часть соединений была получена, но не исследована, так как не было возможностей проводить синтез и исследовать материалы в защитной атмосфере. В последнее время было открыто немало интересных соединений, которые, например, обладают нетривиальной топологией поверхности Ферми, но являются чувствительными к компонентам воздуха и деградируют даже при непродолжительной экспозиции. Поэтому сейчас актуально использование защитных сред и специального оборудования – герметичных перчаточных боксов с высокочистой инертной атмосферой, для работы с такими образцами, что позволяет кардинально расширить спектр синтезируемых материалов с различными свойствами. Группой наработан большой объем компетенций по работе с чувствительными образцами в инертной атмосфере, в том числе по синтезу и исследованию соединений без контакта с воздухом.
Направления работы
1. Синтез новых материалов, в том числе сверхпроводников и материалов с нетривиальной топологией
2. Рост кристаллов модифицированным методом Бриджмена и из раствора-расплава
3. Разработка и развитие методик механохимического синтеза
4. Рентгеноструктурные исследования новых соединений и определение фазового состава
5. Растровая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ
6. Прикладные исследования в области технической сверхпроводимости
Оборудование
1. Две линейки сдвоенных перчаточных боксов с высокочистой аргоновой атмосферой с аналитическими весами, ручным прессом и цифровым микроскопом для разбора и монтажа образцов.
2. Вакуумируемый перчаточный бокс с азотной атмосферой
3. Установка аргонодуговой плавки Edmund Buhler MAM-1
4. Вибрационная криомельница Retsch Cryomill
5. Планетарные мельницы Fritsch Pulverisette 7 Premium Line и Powteq BM6 Pro
6.Различные печи для синтеза и роста кристаллов, в том числе трубчатая печь до 1700°С, трубчатая печь на поворотном штативе, муфельные печи до 1250°С с возможностью работы в различных газах и вакууме
7. Гидравлический пресс на 40тонн
8. Высокотемпературная центрифуга для декантирования расплава
9. Оптическая печь зонной плавки до 2200°С для бестигельного роста монокристаллов
10. Порошковый дифрактометр Rigaku MiniFlex 600 с опцией съемки в инертной атмосфере
11. Монокристальный дифрактометр Tongda TD-5000 с двумерным детектором с приставкой термостатирования образца 100-300К
12. Монокристальный дифрактометр PAnalytical X’Pert Pro MRD
13. Растровый электронный микроскоп JEOL JSM-7001F с приставками для элементного анализа методом энергодисперсионной спектроскопии (EDS, EDX), дифракции отраженных электронов (EBSD) и катодолюминесценции (CL)
Основные результаты
Впервые синтезированы и исследованы множество квантовых материалов:
– десятки сверхпроводниковых соединений на основе железа, причем ряд из них впервые – GdFeAsO, DyOFeAs, (Ca, Sm)FeAsF, Ba(Fe, Ni)2As2, Ba1-xKFe2As2 и др.;
– слоистые сверхпроводники с антиферромагнитным упорядочением атомов (EuRbFe4As4, EuCsFe4As4, EuFe2As2);
– слоистые сверхпроводники новых классов «1144» CaAFe4As4, SrAFe4As4, и «12442» ACa2Fe4As4F2, в том числе безжелезные BaAg1.8Bi2;
– квантовые материалы на основе слоев SnAs: сверхпроводники SnAs, Sn4As3, NaSn2As2, топологический изолятор SrSn2As2, нетривиальный антиферромагнетный материал EuSn2As2;
– синтезированы сплавы для получения супергидридов.
Магнитный сверхпроводник EuRbFe4As4 : (1-2) Наблюдение сверхпроводящей энергетической щели в точке Г; (3) температурная зависимость спектральной плотности 4f электронов Eu; (4) планарные дефекты RbFe2As2 в структуре.
Разработана новая технология синтеза сверхпроводящих соединений сложного состава методом т.н. “механического сплавления” при низкой температуре. По этой технологии синтезированы сверхпроводящие соединения на основе BaFe2As2 с электронным и дырочным допированиями. Установлено оптимальное время высокоэнергетической обработки. Максимальное количество аморфной фазы получено при абсорбции порошком энергии в количестве 50-100 кДж/г. По данной методике получены объемные соединения BaFe2As2, SrFe2As2, (Ca, Sm)FeAsF, CaAFe4As4, SrAFe4As4, ACa2Fe4As4F2 и соединения на основе олова NaSn2As2 SrSn2As2, EuSn2As2. В результате процесса образуются аморфные фазы с однородным распределением элементов.
(1) Ренгенограммы порошков в зависимости от времени механообработки; (2) электронное изображение материала после механообработки (a, b) и после отжига (c, d); (3) количество фазы в зависимости от абсорбированной энергии; (4) сверхпроводящие переходы для различных соединений, полученных методом механохимии .
Впервые в России были изготовлены сверхпроводящие провода и ленты на основе модельного сверхпроводника FeSe с помощью метода «порошок в трубе» (PIT). Показано, что низкотемпературная термообработка приводит к улучшению контакта между зернами и значительному увеличению плотности критического тока. Промышленная технология производства НТСП проводов и лент методом волочения адаптирована для ВТСП на основе железа – получены отрезки (~100м) одножильных и многожильных проводов на основе сверхпроводников BaFe1.9Ni0.1As2, Ba0.6Na0.4Fe2As2, CaKFe4As4
Поперечные шлифы полученных сверхпроводниковых проводов; трехмерные диаграммы сверхпроводящего состояния в зависимости от времени термообработки [17].
За последние 5 лет
Более 35 публикаций
Участие в 23 международных конференциях
Руководство 3 научными грантами и 5 договорами на выполнение НИР
Состав группы
Перваков Кирилл
Сергеевич
Руководитель группы | вк.н.с
Власенко Владимир
Александрович
вк.с.н.с, к.ф.-м.н.
Мартовицкий Виктор
Петрович
вк.в.н.с, д.ф.-м.н.
Шилов Андрей
Игоревич
Аспирант | вк.м.н.с.
Гиппиус Алексей
Андреевич
Аспирант | вк.м.н.с.
Денищенко Артем
Дмитриевич
Аспирант | вк.м.н.с.
Фешина Мария
Александровна
Студентка РХТУ | лаб. иссл.
Алиен Мария
Дионисовна
Студентка МФТИ
Кулик Алексей
Дмитриевич
Студент МГУ | лаборант
Зверинцева Арина
Андреевна
Студентка РХТУ
Золкина Екатерина
Дмитриевна
Студентка РХТУ
Споркова Мария
Игоревна
Студентка РХТУ
Окулов Константин
Николаевич
Студент РХТУ
Выпускники
Андреев Д.С.
Власенко В.А.
Гизатулин Д.Р.
Лычагина А.А.
Мальцев Е.И.
Мегедь М.С.
Медведев А.С.
Семенок Д.В.
- А. В. Садаков, А. С. Усольцев, В. А. Власенко, С. Ю. Гаврилкин, А. И. Шилов, К. С. Перваков, Е. О. Рахманов, И. В. Морозов, Рекордно высокая критическая температура среди висмутидов класса 122: случай BaAg1.8Bi2 со структурой моноклинно искаженного CaBe2Ge2, Письма в ЖЭТФ, том 121, вып. 1 (12), стр. 78-83 (2025). DOI: 10.31857/S0370274X25010128
- I. V. Zhuvagin, V. A. Vlasenko, A. S. Usoltsev, A. A. Gippius, K. S. Pervakov, A. R. Prishchepa, V. A. Prudkoglyad, S. Yu. Gavrilkin, A. D. Denishchenko, A. V. Sadakov, Synthesis and properties of 12442-family superconductor, Pis’ma v ZhETF, vol. 120, iss. 4, pp. 286 – 287 (2024) DOI: 10.31857/S0370274X24080214
- M. S. Sidelnikov, A. V. Palnichenko, K. S. Pervakov, V. A. Vlasenko, I. I. Zverkova,L. S. Uspenskaya, V. M. Pudalov, and L. Ya. Vinnikov, Direct Observation of Pinning of Abrikosov Vortices in a Specially Inhomogenious Crystal EuRbFe4As4, JETP Letters, Vol. 119, No. 7, pp. 523–528, 2024. DOI: 10.1134/S0021364024600514
- A. V. Sadakov, A. A. Gippius, A. T. Daniyarkhodzhaev, A. V. Muratov, A. V. Kliushnik, O. A. Sobolevskiy, V. A. Vlasenko, A. I. Shilov, K. S. Pervakov, Multiband Superconductivity in KCa2Fe4As4F2, Pis’ma v ZhETF, vol. 119, iss. 2, pp. 118 – 119 (2024). DOI: 10.1134/S0021364023603676
- Alena Degtyarenko, Vladimir Vlasenko, Tatiana Kuzmicheva, Kirill Pervakov, Sergei Gavrilkin, Aleksei Tsvetkov, Svetoslav Kuz’michev, Anisotropy of the critical current and Abrikosov vortices pinning in magnetic superconductor EuCsFe4As4, JETP Letters , Vol. 118, No. 11, pp. 855–860 (2023) DOI: https://doi.org/10.1134/S002136402360338X
- Andrey I. Shilov, Kirill S. Pervakov, Konstantin A. Lyssenko, Vladimir A. Vlasenko, Dmitri V. Efremov, Saicharan Aswartham, Sergey V. Simonov, Igor V. Morozov, and Andrei V. Shevelkov, Synthesis and crystal growth of novel layered bismuthides ATM2Bi2 (A=K, Rb, Cs; TM=Zn, Cd), electron-deficient compounds with the ThCr2Si2 structure, Z. Anorg. Allg. Chem. 2023, e202200298 (1 of 8) DOI: 10.1002/zaac.202200298
- Vladimir A. Vlasenko, Alena Yu. Degtyarenko, Andrei I. Shilov, Alexey Yu. Tsvetkov, Lyudmila F. Kulikova, Alexey S. Medvedev and Kirill S. Pervakov, Phase Formation of Iron-Based Superconductors during Mechanical Alloying, Materials 2022, 15(23), 8438. https://doi.org/10.3390/ma15238438
- K. S. Pervakov, L. F. Kulikova, A. Yu. Tsvetkov, and V. A. Vlasenko, Novel Iron-Based Superconductor Ca0.5Sm0.5FeAsF, Bulletin of the Lebedev Physics Institute, 2022, Vol. 49, No. 8, pp. 242–246. DOI: 10.3103/S106833562208005X
- I. A. Golovchanskiy, N. N. Abramov,V. A. Vlasenko, K. Pervakov, I. V. Shchetinin , P. S. Dzhumaev, O. V. Emelyanova, D. S. Baranov , D. S. Kalashnikov, K. B. Polevoy, V. M. Pudalov , and V. S. Stolyarov, Antiferromagnetic resonances in twinned EuFe2As2 single crystals, Phys. Rev. B 106, 024412 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.106.024412 Q2
- T. K. Kim , K. S. Pervakov , D. V. Evtushinsky , S. W. Jung , G. Poelchen , K. Kummer , V. A. Vlasenko , A. V. Sadakov , A. S. Usoltsev, V. M. Pudalov , D. Roditchev, V. S. Stolyarov , D. V. Vyalikh, V. Borisov, R. Valentí, A. Ernst, S. V. Eremeev , and E. V. Chulkov, Electronic structure and coexistence of superconductivity with magnetism in RbEuFe4As4, PHYSICAL REVIEW B 103, 174517 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevB.103.174517
- Alena Yu. Degtyarenko, Igor A. Karateev, Alexey V. Ovcharov , Vladimir A. Vlasenko and Kirill S. Pervakov, Synthesis and HRTEM Investigation of EuRbFe4As4 Superconductor, Nanomaterials 2022, 12, 3801. https://doi.org/10.3390/nano12213801
- Vladimir Vlasenko, Andrey Sadakov, Taisiya Romanova, Sergey Gavrilkin, Alexey Dik, Oleg Sobolevskiy, Burhan Massalimov, Dmitrii Chareev, Alexander Vasiliev, Evgenii Maltsev and Tatiana Kuzmicheva, «Evolution of vortex matter, phase diagram and upper critical field in the FeSe1-xSx system», Supercond. Sci. Technol. 34 (2021) 035019 (9pp) https://doi.org/10.1088/1361-6668/abd574
- Vasily S. Stolyarov, Kirill S. Pervakov, Anna S. Astrakhantseva, Igor A. Golovchanskiy, Denis V. Vyalikh, Timur K. Kim, Sergey V. Eremeev, Vladimir A. Vlasenko, Vladimir M. Pudalov, Alexander A. Golubov, Eugene V. Chulkov, and Dimitri Roditchev, «Electronic Structures and Surface Reconstructions in Magnetic Superconductor RbEuFe4As4». J. Phys. Chem. Lett. 2020, 11, 21, 9393–9399 DOI: 10.1021/acs.jpclett.0c02711
- Vladimir Vlasenko, Kirill Pervakov and Sergey Gavrilkin, «Vortex pinning and magnetic phase diagram of EuRbFe4As4 iron-based superconductor». 2020 Supercond. Sci. Technol. 33 084009 https://doi.org/10.1088/1361-6668/ab9aa5
- C. A. Marques, M. J. Neat, C. M. Yim, M. D. Watson, L. C. Rhodes, C. Heil, K. S. Pervakov, V. A. Vlasenko, V. M. Pudalov, A.V. Muratov, T. K. Kim, and P. Wahl , «Electronic structure and superconductivity of the non-centrosymmetric Sn4As3» 2020 New J. Phys. 22 063049 https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab890a
- K.S.Pervakov, V.A.Vlasenko, «Synthesis of electron- and hole-doped bulk superconductors by mechanical alloying», Ceramics International, Volume 46, Issue 7, May 2020, Pages 8625-8630 https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.12.095
- Vladimir A. Vlasenko , Kirill S. Pervakov , Yuri F. Eltsev, Vladimir D. Berbentsev, Anastasiia S. Tsapleva, Pavel A. Lukyanov, Ildar M. Abdyukhanov, and Vladimir M. Pudalov, Critical Current and Microstructure of FeSe Wires and Tapes Prepared by PIT Method, IEEE Transactions on Applied Superconductivity PP(99):1-1 (2019) DOI: 10.1109/TASC.2019.2902362