Как растёт oксид титана
Тонкие плёнки оксида титана, стехиометрические (TiO2) и нестехиометрические (TiO2–δ), применяются во многих ситуациях. Одна из причин их востребованности в том, что эти плёнки могут иметь разные оптические и электрические свойства в зависимости от состава (параметра отклонения от стехиометрии δ) и структуры и, значит, от технологии изготовления и последующей обработки (отжига). Однако зависимость структуры от состава для плёнок оксида титана изучена недостаточно.
Исследователи из Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН (Новосибирск) изготавливали плёнки методом ионно-лучевого распыления-осаждения. Параметр нестехиометричности δ регулировался парциальным давлением кислорода при напылении — от 6•10–4 до 10–2 Па. Авторами ранее было установлено, что при 0,11 < δ < 1,0 достигаются наилучшие оптические параметры таких плёнок для болометров терагерцового диапазона. Поэтому для исследования были выбраны нестехиометрические плёнки с δ = 0,9. После напыления плёнки отжигались в атмосфере аргона при 400—700°С. Оказалось, что до отжига плёнки стехиометрического состава были аморфными, а в нестехиометрических в аморфной фазе были вкрапления кристаллов TiO размером меньше 10 нм. После отжига стехиометрические плёнки состояли из пластинчатых кристаллов рутиловой фазы с включениями объёмных нанокристаллов анатаза. Плёнка нестехиометрического оксида после отжига представляла собой плотноупакованную мелкодисперсную поликристаллическую структуру с размерами нанокристаллов около 20 нм. Нанокристаллы фазы анатаза заполняли основную часть плёнки. Кроме этого, наблюдались фаза рутила, фаза Ti3O5, а также фаза металлического Ti. Авторы делают вывод о механизме роста плёнок: для стехиометрических — рост дендритный, потом — слоевой, для нестехиометрических — островковый.
Маркелова А. К. и др. Сравнительное исследование кристаллической структуры тонких плёнок стехиометрических и нестехиометрических оксидов титана. ФТТ, 2025, вып. 6, с. 970.
«Математический» пожар в лесу
Вот уж когда никто не спросит, зачем это исследовать. Верховые пожары — одна из самых опасных форм лесных пожаров. Они особенно распространены в хвойных лесах. Причины — низкое содержание влаги, высокое содержание смолы, вертикальная непрерывность горючих материалов. Следствие — возгорание кроны и быстрое распространение пожара. Чтобы снизить скорость распространения пожара и уменьшить ущерб, используют противопожарные барьеры двух типов. Первый тип барьеров — разрывы, это могут быть просеки, дороги, вспаханные полосы. Второй тип барьеров — заслоны, то есть полосы огнестойкой растительности, например лиственных деревьев. Наиболее эффективны осина, берёза и бук, у них больше влаги в листьях, сами листья шире, ниже концентрация летучих органических соединений и более разреженная структура полога. Барьеры предназначены для предотвращения перехода низовых пожаров на полог (сомкнутый верхний ярус крон деревьев) и для сдерживания горизонтального распространения огня. Исследование барьеров показало, что их ширина и ориентация относительно направления ветра принципиально важны для их эффективности, как и некоторые другие параметры, например наклон местности. В имеющихся немногочисленных работах теоретически проанализировано влияние некоторых параметров, но сами модели учитывают небольшое количество процессов.
Исследователи из Томского политехнического университета построили математическую модель с учётом большого количества факторов и процессов. Причём рассмотрены не только разрывы и заслоны, но и их комбинации. Модель учитывает геометрию барьера, свойства древесных пород, запас и влагосодержание лесных горючих материалов, скорость и направление ветра; принимаются во внимание процессы сушки, пиролиза и горения, излучение и конвекция.
Авторы показали эффективность комбинированной системы «разрыв + заслон», которая снижает площадь неиспользуемых земель на 30 %.
Белькова Т. А., Перминов В. А. Математическое моделирование воздействия противопожарных разрывов и заслонов на распространение верховых лесных пожаров. ЖТФ, 2026, вып. 1, с. 3.
Астероид с коротким визитом
Астероид 2024 PT5 размером около 10 м был обнаружен 7 августа 2024 года южноафриканским телескопом системы оповещения о столкновении с астероидами ATLAS в Сазерленде за день до своего приближения к Земле на расстояние около 570 000 км (для сравнения, от Земли до Луны около 400 000 км). Несмотря на ряд тесных сближений с Землёй и Луной, он не является потенциально опасным объектом ввиду малого размера. 29 сентября 2024 года астероид был захвачен земной гравитацией и до 25 ноября находился на геоцентрической орбите, став на 57 дней «спутником». Он совершил разворот вокруг Земли, не сделав полного оборота, а 9 января 2025 года на расстоянии 1 800 000 км вышел из резонанса с Землёй и перешёл на гелиоцентрическую орбиту до следующего возвращения 8 ноября 2055 года. Тогда сближение произойдёт на расстоянии около 5 400 000 км. Случившееся не уникально, но бывает редко.
Примерная орбита астероида 2024 PT5 на интервале времени 22.06.2024—29.04.2025. Вид с северного полюса эклиптики. Рисунок из реферируемой статьи.
Исследователи из Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН (Санкт-Петербург) воспользовались ситуацией и провели разнообразные наблюдения. В частности, были уточнены элементы орбиты и оценён период осевого вращения астероида 1236 ± 18 с. Далее авторы оценили негравитационные эффекты: давление солнечной радиации и эффект Ярковского, представляющий собой слабый реактивный импульс за счёт разницы теплового излучения от нагретой дневной стороны вращающегося астероида и остывшей ночной. Максимальное смещение астероида под влиянием светового давления до предстоящего сближения (почти через 30 лет) составит 960 км. Эффект Ярковского был оценён для различных значений угла наклона оси вращения астероида.
Авторы исследования замечают, что гравитационный захват подобных объектов и их изучение на околоземной орбите могут быть интересны с точки зрения добычи полезных ископаемых. А ещё есть гипотеза, что астероид 2024 PT5 может быть фрагментом лунной породы. Так что в 2055 году стоит им заняться.
Мартюшева А. А. и др. Астероид 2024 PT5: «спутник» Земли сроком на два месяца. ЖТФ, 2025, вып. 12, с. 2294.
