Научно-исследовательская лаборатория «Диэлектрическая спектроскопия»

Научно-исследовательская лаборатория

«Диэлектрическая спектроскопия»

Заведующий лабораторией - доцент

Научный руководитель лаборатории – проф.

Научный консультант – проф. (Еврейский университет в Иерусалиме)

Общее руководство – зав. каф. радиоэлектроники

В КФУ работы по становлению направления «Диэлектрическая спектроскопия» ведутся с 1970 года по настоящее время. За указанный период времени при Казанском университете развивается как экспериментальные (руководитель доцент ), так и теоретические (руководитель профессор ) направления данного метода.

Диэлектрические измерения позволяют получить информацию о реакции системы на приложенное электрическое поле, находящейся в состоянии квазиравновесия, а также о процессах установления равновесия после изменения внешних сил, действующих на систему.

Метод диэлектрической спектроскопии является эффективным методом исследования таких сложных систем как пористые среды, органические и водные системы, сложные вязкие жидкости, полимеры, коллоиды, микро/эмульсии, жидкие кристаллы, стекла, гели, нефтяные дисперсные системы, лекарственные препараты и композитные нано - мезо - материалы. Применение сочетания двух методов диэлектрической спектроскопии - временного и частотного позволяет перекрыть частотный диапазон от микро - до терагерцовой области и изучать широкий спектр веществ в температурном диапазоне от -160°C до +400°C. Именно такие широкие частотные и температурные диапазоны зондирования электрических и диэлектрических свойств среды позволяют исследовать широкий класс структурных и динамических свойств сложных систем.

Область практического применения исследований: медицина, биология, химия, нефтяная промышленность, экологический мониторинг (в том числе сенсорные датчики), пищевая промышленность, агропромышленный комплекс (контроль влажности и качества зерна, фруктов), электротехническая кабельная промышленность и др.

Экспериментальная база

Диэлектрический спектрометр Novocontrol BDS Concept 80 (Германия) позволяет проводить измерения диэлектрических параметров в широком диапазоне частот 3 мкГц ÷ 3 ГГц, давлений 0 ÷ 3000 MPa (0 ÷ 3 kbar) и температур ‑160°C ÷ + 400°C с автоматическим температурным контролем с помощью системы QUATRO с точностью 0.010C.

Фото диэлектрического спектрометра Novocontrol BDS Concept 80.

В лаборатории создан измерительный комплекс по изучению структуры и свойств вещества, работающий в широком частотном диапазоне от 10-5 до 1010 Гц, состоящий из:

- измерительной установки «Диполь», которая предназначена для измерения параметров диэлектриков во временной области с использованием метода импульсной рефлектометрии в диапазоне частот от 100 кГц до 18 ГГц;

- электрохимический интерфейс (Electrochemical Interface) Solartron Analytical 1286

- высокочастотный анализатор частотного отклика (HF Frequency Response Analyzer) Solartron 1255, работающий в диапазоне от 10 мкГц до 20 МГц.

Жизнь лаборатории

Слева направо: стоят , , сидят , , (2011 год)

Слева направо: , , (2008 год)

Студенты, работающие в лаборатории, неоднократно принимали участие в студенческих научных конференциях различных уровней, отмечались дипломами за призовые места, в конкурсах студенческих научных работ университета: Ю. Зуев, Ю. Фельдман (1973), А. Гусев (1974), В. Одиванов (1980), Ю. Чебаков (1985) и др.

По направлению «Диэлектрическая спектроскопия» по экспериментальным и теоретическим работам были защищены следующие диссертации:

1. 1975г. «Диэлектрическая релаксация аминокислот в растворах»

2. 1979г. «Диэлектрическая релаксация связанной воды в пористых средах»

3. 1981г. «Временная диэлектрическая спектроскопия и молекулярное движение в жидкостях»

4. 1985г. «Эффекты протонного обмена в процессах дипольной поляризации воды, сорбированной целюлозой»

5. 1986г. «Флуктуационная и импульсная диэлькометрия и молекулярное движение в жидких кристаллах»

6. 1995г. «Диэлектрическая спектроскопия и молекулярное движение глобулярных белков в растворе»

7. 1996г. «Исследование влияния самоподобной структуры среды на физические процессы переноса и релаксации»

8. 1996г. «Немарковские поляризационные эффекты в полярных жидкостях»

9. 2003г. «Распознавание и анализ фрактальных моделей в диэлектрической релаксации»

г. «Метод диэлектрической спектроскопии в исследовании структурной организации нефтяных дисперсных систем»

г. «Исследование структуры и дипольной подвижности водородосвязанных растворов методом диэлектрической спектроскопии»

г. «Теория и методы анализа диэлектрических спектров, описываемых дробно-степенными выражениями с действительными и комплексно-сопряженными показателями»

Профессор делится опытом с сотрудниками и студентами лаборатории. Слева направо: , (студент 3 курса), , (2006 год)

со своими учениками: (доктор химических наук, зам. Директора Казанского института биологии и биофизики АН РФ) и (профессор Иерусалимского Университета, Израиль) (2003 год)

Сотрудники и студенты лаборатории стажировались в престижных учебных заведениях ведущих стран: Ю. Гусев (колледж Челси, Лондон, 1981), Р. Нигматуллин (колледж Челси, Лондон, 1982), А. Замаруев (Сорбонский университет, Париж, 1994), И. Лунев (Стамбульский технический университет, Турция, 2007), М. Васильева (Еврейский университет в Иерусалиме, Израиль, 2009, 2011).

Студентка 5 курса кафедры радиоэлектроники Васильева Мария с докладом на международной конференции в г. Утрехт, Голландия, 2005 год.

Васильева Мария (м. н.с.) на стажировке в лаборатории диэлектрической спектроскопии Еврейского Университета в Иерусалиме под руководством проф. (2009 год).

Запуск эксперимента, 2011.