Научный руководитель: Абдурахманов Гулмурза

Сроки выполнения: 01.01.2021-31.12.2023

Шифр проекта: Uzb-Ind-2021-78

Тип проекта: фундаментал

Ожидаемые результаты и их значимость: Главный ожидаемый результат проекта – новые физические представления об упорядоченных движениях и структурах (самообразовании), происходящих в системах атомов и электронов в процессе получения термоэлектрических материалов и под действием тепла (инфракрасного излучения). Предварительные исследования авторов проекта показали, что основой таких термоэлектрических материалов может быть силикатное стекло, легированное промежуточными оксидами металлов (Fe, Mn, V, Cu, Ru и др.). Из анализа литературы по данной теме стало ясно, что в современных представлениях о термоэлектрических свойствах различных материалов имеется ряд неопределенностей и несоответствий, и это положение является препятствием для создания новых термоэлектрических материалов или улучшения свойств существующие. В результате расширения представлений об этих процессах создается научная база для получения новых термоэлектрических материалов с достаточно высоким КПД из распространенного, дешевого и безвредного сырья по простой технологии. Такие термоэлектрические материалы требуются при изготовлении дешевых и эффективных термоэлектрических генераторов для получения электроэнергии из бросового тепла предприятий. По предварительным оценкам, из бросового тепла в Узбекистане можно получить 40-50 млрд кВтч электроэнергии в год (стоимостью 20-25 трлн. сумов).

Важные результаты, достигнутые за отчетный период (по окончании проекта): За прошедшие 1,5 года

1. Исследованы высокочастотные детекторные (выпрямительные) свойства диодов разной конструкции, являющихся аналогами термоэлектрических ячеек. Оказалось, что на частотах выше 10⁹ Гц (1 ГГц) в диодах проявляется новый детекторный (выпрямительный) механизм, но сведения о нем в литературе отсутствуют;
2. На электропроводность и коэффициент термоЭДС силикатного стекла, легированного оксидами переходных металлов (Fe, Mn, V, Cu, Ru и др.), влияет ширина щели между примесной зоной, образованной легированием, и валентной зоной стекла. При нагревании легированного силикатного стекла в нанокристаллах, присутствующих в нем, происходят структурные переходы, и это расстояние меняется. В результате электропроводность легированного силикатного стекла снижается до 5-10 раз, а коэффициент термоЭДС возрастает до 100 раз. Было также установлено, что щель между примесной зоной и валентной зоной стекла фактически является псевдощелью, а плотность электронных состояний в ней резко снижается из-за структурных переходов в нанокристаллах;
3. В компьютерной модели, основанной на теории функционала плотности, исследовано изменение электропроводности, механических, оптических и пьезоэлектрических свойств стекла Na₂SiO₃ при механическом воздействии. Оказалось, что это стекло удобно для использования в оптоэлектронике. С другой стороны, благодаря простому составу это стекло будет исходной модельной системой для изучения свойств легированного силикатного стекла более сложного состава.

Патент

Публикации в международных базах WoS и Scopus в рамках проекта

1. R. Zosiamliana, Lalrinkima, B. Chettri,G. Abdurakhmanov, M. P. Ghimire and D. P. Rai. Electronic, mechanical, optical and piezoelectric properties of glass-like sodium silicate (Na₂SiO₃) under compressive pressure. RSC Advances 2022, 12, 12453–12462. DOI: 10.1039/d2ra01125e
2. G. Abdurakhmanov, A. Esbergenova, and C. Reyimbaeva. Anomalies of Frequency Cutoff of Semiconductor Diodes at Microwave. Technical Physics Letters, 2021, 47, 1, 5–7. DOI: 10.1134/S1063785021010028
3. G. Abdurakhmanov, V. I. Shimanski, B. Oksengendler, B. Umirzahov, and A. N. Urokov. Pseudogap, Nanocrystals and Electrical onductivity of Doped Silicate Glass. Technical Physics, 2021, 66 (2), 269–274.DOI: 10.1134/S106378422102002X
4. Г. Абдурахманов, А. Есбергенова, С. Рейимбаева. Аномалии частотной отсечки полупроводниковых диодов на сверхвысоких частотах. Письма в ЖТФ, 2021, 47 (1), 9-11. DOI: 10.21883/PJTF.2021.01.50449.18460
5. Г. Абдурахманов, В. И. Шиманский, Б. Л. Оксенгендлер, Б.Е. Умирзаков, А. Н. Уроков. Псевдощель, нанокристаллы и электропроводность легированного силикатного стекла. Журнал технической физики, 2021, 91 (2) 281-286. DOI: 10.21883/JTF.2021.02.50363.165-20