najoNanosystems: Physics, Chemistry, MathematicsНаносистемы: физика, химия, математика2220-80542305-7971Университет ИТМОnajo-1222Research ArticleCHEMISTRYХИМИЯInvestigation of nanocomposite materials with hierarchical structure based on Y-Fe-Si-OИсследование нанокомпозиционных материалов с иерархической структурой на основе системы Y-Fe-Si-OГрачеваИ. Е.GrachevaI. E.

Санкт-Петербург

Irina Gracheva, Associate professor, PhD

Saint Petersburg

iegrachova@mail.ruГареевК. Г.GareevK. G.

Санкт-Петербург

Kamil Gareev, postgraduate

Saint Petersburg

kggareev@yandex.ruМошниковВ. А.MoshnikovV. I.

Санкт-Петербург

Vyacheslav Moshnikov, assistant

Saint Petersburg

vac@mail.ruАльмяшевВ. И.AlmjashevV. A.

Санкт-Петербург

Vyacheslav Almjashev, professor, doctor of sciences

Saint Petersburg

vamoshikov@mail.ruСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)St. Petersburg Electrotechnical University “LETI”20121908202535111124Copyright © Gracheva I.E., Gareev K.G., Moshnikov V.I., Almjashev V.A., 20252025Грачева И.Е., Гареев К.Г., Мошников В.А., Альмяшев В.И.Gracheva I.E., Gareev K.G., Moshnikov V.I., Almjashev V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nanojournal.ifmo.ru/jour/article/view/1222

   Film nanostructured materials and powders-xerogels of sols based on the system Y-Fe-Si-O were obtained by sol-gel method. Investigations of the properties of nanocomposite materials by atomic force microscopy, X-ray diffraction and thermal desorption of nitrogen were carried out.

   Золь-гель-методом получены пленочные наноструктурированные материалы и порошки-ксерогели из золей на основе системы Y-Fe-Si-O. Проведены исследования свойств нанокомпозиционных материалов методами атомно-силовой микроскопии, рентгеновской дифрактометрии, тепловой десорбции азота.

нанокомпозиционные материалызоль-гель-технологияжелезоиттриевый гранатnanocomposite materialssol-gel technologyyttrium iron garnetРабота проводилась в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы при выполнении государственного контракта П1249 от 07. 06. 2010The work was carried out as part of the implementation of the Federal Target Program "Scientific and Pedagogical Personnel of Innovative Russia" for 2009-2013, in accordance with the state contract P1249 dated 07.06.2010ReferencesКлимов Д. М., Васильев А. А., Лучинин В. В., Мальцев П. П. Перспективы развития микросистемной техники в XXI веке // Нано- и микросистемная техника. — 1999. — № 1. — С. 3–6.Климов Д. М., Васильев А. А., Лучинин В. В., Мальцев П. П. Перспективы развития микросистемной техники в XXI веке // Нано- и микросистемная техника. — 1999. — № 1. — С. 3–6.Кособудский И.Д., Ушаков Н.М., Юрков Г.Ю. Введение в химию и физику наноразмерных объектов — Саратов: СГТУ, 2007. — 182 с.Кособудский И.Д., Ушаков Н.М., Юрков Г.Ю. Введение в химию и физику наноразмерных объектов — Саратов: СГТУ, 2007. — 182 с.Rare earth coordination chemistry: fundamentals and applications — Singapore. Edited by Chunhui Huang: Wiley, 2010.Rare earth coordination chemistry: fundamentals and applications — Singapore. Edited by Chunhui Huang: Wiley, 2010.Wang F, Liu X. G. Recent advances in the chemistry of lanthanide-doped upconversion nanocrystals // Chem Soc Rev. — 2009. — V. 38, No. 4. — P. 976–989.Wang F, Liu X. G. Recent advances in the chemistry of lanthanide-doped upconversion nanocrystals // Chem Soc Rev. — 2009. — V. 38, No. 4. — P. 976–989.Chatterjee D. K, Gnanasammandhan M. K, Zhang Y. Small upconverting fluorescent nanoparticles for biomedical applications // Small. — 2010. — V. 6, Issue 24. — P. 2781–2795.Chatterjee D. K, Gnanasammandhan M. K, Zhang Y. Small upconverting fluorescent nanoparticles for biomedical applications // Small. — 2010. — V. 6, Issue 24. — P. 2781–2795.Wang C, Cheng L, Liu Z. Drug delivery with upconversion nanoparticles for multi-functional targeted cancer cell imaging and therapy // Biomaterials. — 2011. — V. 32, No. 4. — Р. 1110–1120.Wang C, Cheng L, Liu Z. Drug delivery with upconversion nanoparticles for multi-functional targeted cancer cell imaging and therapy // Biomaterials. — 2011. — V. 32, No. 4. — Р. 1110–1120.Y. Sun , M. Yu, S. Liang et.al. Fluorine-18 labeled rare-earth nanoparticles for positron emission tomography (PET) imaging of sentinel lymph node // Biomaterials. — 2011. — V. 32. — P. 2999–3007.Y. Sun , M. Yu, S. Liang et.al. Fluorine-18 labeled rare-earth nanoparticles for positron emission tomography (PET) imaging of sentinel lymph node // Biomaterials. — 2011. — V. 32. — P. 2999–3007.Kumar R., Nyk M., Ohulchanskyy T.Y. et. al. Combined optical and MR bioimaging using rare earth ion doped NaYF<sub>4</sub> nanocrystals // Adv Funct Mater. — 2009. — V. 19, No. 6. — P. 853–859.Kumar R., Nyk M., Ohulchanskyy T.Y. et. al. Combined optical and MR bioimaging using rare earth ion doped NaYF<sub>4</sub> nanocrystals // Adv Funct Mater. — 2009. — V. 19, No. 6. — P. 853–859.Zhou J., Sun Y. et. al. Dual-modality in vivo imaging using rare-earth nanocrystals with near-infrared to near-infrared (NIR-to-NIR) upconversion luminescence and magnetic resonance properties // Biomaterials. — 2010. — V. 31, No. 12. — Р. 3287–3295.Zhou J., Sun Y. et. al. Dual-modality in vivo imaging using rare-earth nanocrystals with near-infrared to near-infrared (NIR-to-NIR) upconversion luminescence and magnetic resonance properties // Biomaterials. — 2010. — V. 31, No. 12. — Р. 3287–3295.Bouzigues C., Gacoin T., Alexandrou A. Biomedical applications of rare-earth based nanoparticles // ACS Nano. — 2011. — V. 5, No. 11. — P. 8488–8505.Bouzigues C., Gacoin T., Alexandrou A. Biomedical applications of rare-earth based nanoparticles // ACS Nano. — 2011. — V. 5, No. 11. — P. 8488–8505.Helgesen G., Tanaka Y., Hill J. P. et. al. Magnetic and structural properties of erbium films // Physical Review B. — 2000. — V. 56, Issue 5. — P. 2635–2645.Helgesen G., Tanaka Y., Hill J. P. et. al. Magnetic and structural properties of erbium films // Physical Review B. — 2000. — V. 56, Issue 5. — P. 2635–2645.Xu H., Yang H., Lu L. Effect of erbium oxide on synthesis and magnetic properties of yttrium-iron garnet nanoparticles in organic medium // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. — 2008. — V. 19, No. 6. — P. 509–513.Xu H., Yang H., Lu L. Effect of erbium oxide on synthesis and magnetic properties of yttrium-iron garnet nanoparticles in organic medium // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. — 2008. — V. 19, No. 6. — P. 509–513.Lataifeh M. S. Magnetic study of al-substituted holmium iron garnet // Journal of the Physical Society of Japan. — 2000. — V. 69, No. 7. — P. 2280–2282.Lataifeh M. S. Magnetic study of al-substituted holmium iron garnet // Journal of the Physical Society of Japan. — 2000. — V. 69, No. 7. — P. 2280–2282.Lataifeh M. S., Al-sharif A. Magnetization measurements on some rare-earth iron garnets // Applied Physics A Materials Science & Processing. — 1995. — V. 61, No. 4. — P. 415–418.Lataifeh M. S., Al-sharif A. Magnetization measurements on some rare-earth iron garnets // Applied Physics A Materials Science & Processing. — 1995. — V. 61, No. 4. — P. 415–418.Huang M. and Zhang S. Growth and characterization of rare-earth iron garnet single crystals modified by bismuth and ytterbium substituted for yttrium // Materials Chemistry and Physics. — 2002. — V. 73, No. 2–3. — P. 314–317.Huang M. and Zhang S. Growth and characterization of rare-earth iron garnet single crystals modified by bismuth and ytterbium substituted for yttrium // Materials Chemistry and Physics. — 2002. — V. 73, No. 2–3. — P. 314–317.Rodica D., Mitric M., Tellgren R. et. al. Truemagnetic structure of the ferrimagnetic garnet Y<sub>3</sub>Fe<sub>5</sub>O<sub>12</sub> and magnetic moments of iron ions // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. — 1999. — V. 191, No. 1–2. — P. 137–145.Rodica D., Mitric M., Tellgren R. et. al. Truemagnetic structure of the ferrimagnetic garnet Y<sub>3</sub>Fe<sub>5</sub>O<sub>12</sub> and magnetic moments of iron ions // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. — 1999. — V. 191, No. 1–2. — P. 137–145.Белов К. П., Зайцева М. А.. Новые магнитные материалы — ферриты-гранаты // Успехи физических наук. — 1958. — Т. LXVI, вып. 1. — С.141–144.Белов К. П., Зайцева М. А.. Новые магнитные материалы — ферриты-гранаты // Успехи физических наук. — 1958. — Т. LXVI, вып. 1. — С.141–144.Woodward N. T., Nepal N., Mitchell B. et.al. Enhanced magnetization in erbium doped GaN thin films due to strain induced electric fields // Appl. Phys. Lett. — 2011. — V. 99. — P. 122506–122508.Woodward N. T., Nepal N., Mitchell B. et.al. Enhanced magnetization in erbium doped GaN thin films due to strain induced electric fields // Appl. Phys. Lett. — 2011. — V. 99. — P. 122506–122508.Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы — М.: Высш. шк., 1986. — 352 с.Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы — М.: Высш. шк., 1986. — 352 с.Nan C.-W., Bichurin M. I., Dong S. et.al. Multiferroic magnetoelectric composites: historical perspective, status, and future directions // Journal of Applied Physics. — 2008. — V. 103, No. 3. — P. 031101–031135.Nan C.-W., Bichurin M. I., Dong S. et.al. Multiferroic magnetoelectric composites: historical perspective, status, and future directions // Journal of Applied Physics. — 2008. — V. 103, No. 3. — P. 031101–031135.Bichurin M. I., Filippov D. A., Petrov V. M. et.al. Resonance magnetoelectric effects in layered magnetostrictive-piezoelectric composites // Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics. — 2003. — V. 68, No. 13. — P. 1324081–1324084.Bichurin M. I., Filippov D. A., Petrov V. M. et.al. Resonance magnetoelectric effects in layered magnetostrictive-piezoelectric composites // Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics. — 2003. — V. 68, No. 13. — P. 1324081–1324084.Srinivasan G., Fetisov Yu.K. Ferrita-piezoelectric layered structures: microwave magnetoelectric effects and electrical field tunable devices // Ferroelectrics. — 2006. — V. 342, No. 9. — Р. 65–71.Srinivasan G., Fetisov Yu.K. Ferrita-piezoelectric layered structures: microwave magnetoelectric effects and electrical field tunable devices // Ferroelectrics. — 2006. — V. 342, No. 9. — Р. 65–71.Фетисов Ю.К., Сринивазан Г. Нелинейный сверхвысокочастотный феррит-пьезоэлектрический резонатор с магнитной и электрической перестройкой частоты // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. — 2009. — Т. 1, № 1–2. — С. 121–128.Фетисов Ю.К., Сринивазан Г. Нелинейный сверхвысокочастотный феррит-пьезоэлектрический резонатор с магнитной и электрической перестройкой частоты // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. — 2009. — Т. 1, № 1–2. — С. 121–128.Srinivasan G., De Vreugd C. P., Bichurin M. I., Petrov V. M. Magnetoelectric interactions in bilayers of yttrium iron garnet and lead magnesium niobate-lead titanate: evidence for strong coupling in single crystals and epitaxial films // Applied Physics Letters. — 2005. — V. 86, No. 22. — P. 1–3.Srinivasan G., De Vreugd C. P., Bichurin M. I., Petrov V. M. Magnetoelectric interactions in bilayers of yttrium iron garnet and lead magnesium niobate-lead titanate: evidence for strong coupling in single crystals and epitaxial films // Applied Physics Letters. — 2005. — V. 86, No. 22. — P. 1–3.Fetisov Y.K., Patton C.E., Synogach V.T. Nonlinear ferromagnetic resonance and foldover in yttrium iron garnet thin films - inadequacy of the classical model // IEEE Transactions on Magnetics. — 1999. — V. 35, No. 6. — P. 4511–4521.Fetisov Y.K., Patton C.E., Synogach V.T. Nonlinear ferromagnetic resonance and foldover in yttrium iron garnet thin films - inadequacy of the classical model // IEEE Transactions on Magnetics. — 1999. — V. 35, No. 6. — P. 4511–4521.Торопов Н. А., Барзаковский В. П., Лапин В. В., Курцева Н. Н. Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник. Выпуск первый. Двойные системы. — Изд. «Наука», Ленингр. отд., Л., 1969.Торопов Н. А., Барзаковский В. П., Лапин В. В., Курцева Н. Н. Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник. Выпуск первый. Двойные системы. — Изд. «Наука», Ленингр. отд., Л., 1969.Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов : Справочник под ред. Галахова Ф. Я. Вып. 5. Двойные системы. Ч. I / Институт химии силикатов им. И. В, Гребенщикова. — Л.: Наука, 1985.Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов : Справочник под ред. Галахова Ф. Я. Вып. 5. Двойные системы. Ч. I / Институт химии силикатов им. И. В, Гребенщикова. — Л.: Наука, 1985.Мошников В. А., Грачева И. Е., Аньчков М. Г. Исследование свойств наноматериалов с иерархической структурой, полученных золь-гель методом // Физика и химия стекла. — 2011. — Т. 37, № 5. — С. 38–50.Мошников В. А., Грачева И. Е., Аньчков М. Г. Исследование свойств наноматериалов с иерархической структурой, полученных золь-гель методом // Физика и химия стекла. — 2011. — Т. 37, № 5. — С. 38–50.Тарасов С. А., Грачева И. Е., Гареев К. Г. и др. Атомно-силовая микроскопия и фотолюминесцентный анализ пористых материалов на основе оксидов металлов // Известия высших учебных заведений. Электроника. — 2012. — № 94. — С. 21–26.Тарасов С. А., Грачева И. Е., Гареев К. Г. и др. Атомно-силовая микроскопия и фотолюминесцентный анализ пористых материалов на основе оксидов металлов // Известия высших учебных заведений. Электроника. — 2012. — № 94. — С. 21–26.Гареев К. Г., Грачева И. Е., Альмяшев В. И., Мошников В. А. Получение и анализ порошков-ксерогеля с нанофазой гематита // Известия Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ. — 2011. — № 5. — C. 26–32.Гареев К. Г., Грачева И. Е., Альмяшев В. И., Мошников В. А. Получение и анализ порошков-ксерогеля с нанофазой гематита // Известия Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ. — 2011. — № 5. — C. 26–32.Мошников В.А., Грачева И.Е., Пронин И.А. Исследование материалов на основе диоксида кремния в условиях кинетики самосборки и спинодального распада двух видов // Нанотехника. — 2011. — № 2. — С. 46–54.Мошников В.А., Грачева И.Е., Пронин И.А. Исследование материалов на основе диоксида кремния в условиях кинетики самосборки и спинодального распада двух видов // Нанотехника. — 2011. — № 2. — С. 46–54.Gracheva I. E., Moshnikov V. A., Maraeva E. V. et. al. Nanostructured materials obtained under conditions of hierarchical self-assembly and modified by derivative forms of fullerenes // Journal of Non-Crystalline Solids. — 2012. — V. 358, Issue 2. — P. 433–439.Gracheva I. E., Moshnikov V. A., Maraeva E. V. et. al. Nanostructured materials obtained under conditions of hierarchical self-assembly and modified by derivative forms of fullerenes // Journal of Non-Crystalline Solids. — 2012. — V. 358, Issue 2. — P. 433–439.Ramadan Shaiboub, Noor Baa’yah Ibrahim, Mustafa Abdullah, Ftema Abdulhade. The Physical Properties of Erbium-Doped Yttrium Iron Garnet Films Prepared by Sol-Gel Method // Journal of Nanomaterials. — 2012. — V. 2012. — Article ID 524903, doi: 10.1155/2012/524903.Ramadan Shaiboub, Noor Baa’yah Ibrahim, Mustafa Abdullah, Ftema Abdulhade. The Physical Properties of Erbium-Doped Yttrium Iron Garnet Films Prepared by Sol-Gel Method // Journal of Nanomaterials. — 2012. — V. 2012. — Article ID 524903, doi: 10.1155/2012/524903.DiBiccari A. Sol-gel processing of R<sub>x</sub>Y<sub>3</sub>–<sub>x</sub>Al<sub>y</sub>Fe<sub>5</sub>–<sub>y</sub>O<sub>12</sub> magnetooptical films // M.S. thesis. Materials Science & Engineering Department, Blacksburg, Va, USA, 2002. — 43 p.DiBiccari A. Sol-gel processing of R<sub>x</sub>Y<sub>3</sub>–<sub>x</sub>Al<sub>y</sub>Fe<sub>5</sub>–<sub>y</sub>O<sub>12</sub> magnetooptical films // M.S. thesis. Materials Science & Engineering Department, Blacksburg, Va, USA, 2002. — 43 p.Грачева И. Е., Максимов А. И., Мошников В. А. Анализ особенностей строения фрактальных нанокомпозитов на основе диоксида олова методами атомно-силовой микроскопии и рентгеновского фазового анализа // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. — 2009. — Вып. 10. — С. 16–23.Грачева И. Е., Максимов А. И., Мошников В. А. Анализ особенностей строения фрактальных нанокомпозитов на основе диоксида олова методами атомно-силовой микроскопии и рентгеновского фазового анализа // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. — 2009. — Вып. 10. — С. 16–23.Де Жен П. Идеи скейлинга в физике полимеров. — Изд-во: Мир, 1982.Де Жен П. Идеи скейлинга в физике полимеров. — Изд-во: Мир, 1982.Flory P. J. Principles of Polymer Chemistry. — New York, Ithaca: Cornell University Press, 1971.Flory P. J. Principles of Polymer Chemistry. — New York, Ithaca: Cornell University Press, 1971.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.