From nanomaterials and nanotechnologies to the alternative energy

In this review, a special attention is focused on the three types of nanocrystalline objects of greatest interest for power engineering, namely, solar cells, lithium-ion batteries and solid-state hydrogen storage. Their structural features, manufacturing techniques as well as the relationship between structure and energy capacity are considered. The state and prospects of application of nanocrystalline structures in renewable energy are analysed.У даному огляді особлива увага приділяється трьом видам нанокристалічних об єктів, що представляють найбільший інтерес для енергетики, а саме, сонячним елементам, літій-йонним батареям і твердотільним накопичувачам водню. Розглянуто їхні структурні особливості, технології виготовлення, а також взаємозв'язок між структурою й енергетичною місткістю. Проаналізовано стан і перспективи використання нанокристалічних структур у відновлюваній енергетиці.В данном обзоре особое внимание уделяется тр м видам нанокристаллических объектов, представляющих наибольший интерес для энергетики, а именно, солнечным элементам, литий-ионным батареям и тв рдотельным накопителям водорода. Рассмотрены их структурные особенности, технологии изготовления, а также взаимосвязь между структурой и энергетической мкостью. Проанализировано состояние и перспективы использования нанокристаллических структур в возобновляемой энергетике

Mining Flies of the Genus Ophiomyia (Diptera, Agromyzidae) of Eastern Ukraine and Adjacent Territories: Review of Species with a Fasciculus

During 2009–2013, twenty-three species of agromyzid flies from the genus Ophiomyia Braschnikov, 1897 were collected in the territory of eastern and south-eastern Ukraine. Among them, six species are described as new for science: Ophiomyia australis sp. n., O. crispa sp. n., O. fasciculusalba sp. n., O. malalata sp. n., O. punctata sp. n. and O. versera sp. n. Male heads and genitalia are illustrated for all species. Pictures of the female genitalia are also provided for О. curvipalpis (Zetterstedt, 1848), O. disordens Pakalniљkis, 1998, О. Fennoniensis Spencer, 1976, О. maura (Meigen, 1832), О. melandricaulis Hering, 1943, О. ranunculicaulis Hering, 1949, О. slovaca Иernэ, 1994, О. skanensis Spencer, 1976 and О. submaura Hering, 1926. Information on distribution and host plants are also provided.В течение 2009–2013 гг. на территории востока и юго-востока Украины было собрано 23 вида агромизид рода Ophiomyia Braschnikov, 1897. Среди них шесть описываются как новые: Ophiomyia australis sp. n., O. crispa sp. n., O. fasciculusalba sp. n., O. malalata sp. n., O. punctata sp. n. и O. versera sp. n. Для всех видов приведены рисунки голов и гениталий самцов, а для таких видов, как О. curvipalpis (Zetterstedt, 1848), O. disordens Pakalniљkis, 1998, О. fennoniensis Spencer, 1976, О. maura (Meigen, 1832), О. melandricaulis Hering, 1943, О. ranunculicaulis Hering, 1949, О. slovaca Иernэ, 1994, О. skanensis Spencer, 1976 and О. submaura Hering, 1926., ещё и гениталий самок. Статья содержит информацию о распространении, кормовой приуроченности и особенностях биологии

Ion beam-assisted deposition technology as a method of nanocrystalline coating formation

This scientific paper describes the structure, phase composition and mechanical properties of nanocrystalline coatings obtained using the ion beam-assisted deposition technology. The results of computer simulation of IBAD processes for different energy values of bombarding ions and for relationships between the densities of ion fluxes and metal deposition rates is given. The data of electron-microscope analysis of the initial stages of film structure formation (of 5 nm thick and more) is presented. And finally we demonstrate the influence produced by the ion energy and ion current density on the formation of nanocrystalline structure and its correlation with tribological properties of coatings.Дается описание структуры, фазового состава и механических характеристик нанокристаллических покрытий, полученных с использованием технологии ионно-стимулированного осаждения (IBAD method). Приводятся результаты компьютерного моделирования IBAD процесса для различных энергий бомбардирующих ионов и различных соотношений между скоростью осаждения покрытий и плотностью ионных потоков. Представлены данные электронно-микроскопических исследований начальной стадии формирования нанокристаллических структур (толщиной 5 нм и больше). И наконец, продемонстрированы влияние энергии ионов и плотности ионных потоков на формирование нанокристаллических структур и их корреляция с трибологическими свойствами покрытий.Приводиться опис структури, фазового складу та механічних характеристик нанокристалічних покриттів, які здобуваються з використанням технології іонно-стимульованого осадження (IBAD method). Приводяться результати комп’ютерного моделювання IBAD процесу для різних енергій бомбардуючих іонів та різних співвідношень між швидкостями осадження покриттів та щільністю іонних потоків. Представлені також дані електронно-мікроскопічних досліджень початкової стадії формування нанокристалічних структур (товщиною 5 нм и вище). В останньому розділі продемонстровано вплив енергії іонів та щільності іонних потоків на формування нанокристалічних структур та їх кореляція з трибологічними властивостями покриттів

Computer simulation of transient layer chemical composition in Cr-N films obtained by ion beam assisted deposition

The computer simulation of Cr-N film deposition by IBAD method was carried out. The implanted nitrogen content in the growing film is calculated, values of the radiation defect formation in the film are obtained. The variation of the implanted nitrogen relationship to the defect distribution in the growing film depth is analyzed.Проведено комп’ютерне моделювання формування Cr-N плівок, створених за допомогою імплантаційно-стимулюючого осадження (IBAD-метод). Розраховано кількість азоту у зростаючій плівці хрому, а також рівень створюємих іонами азоту дефектів. Проаналізовано співвідношення між розподіленням дефектів та кількістю хрому в залежності від товщини плівки.Проведено компъютерное моделирование формирования Cr-N пленок, полученных с помощью имплантационно-стимулированного осаждения (IBAD-метод). Рассчитано содержание азота в растущей пленке хрома, а также уровень создаваемых ионами азота дефектов. Проанализировано соотношение между распределением дефектов и содержанием хрома в зависимости от толщины пленок

Nanocrystalline Porous Hydrogen Storage Based on Vanadium and Titanium Nitrides

This review summarizes results of our study of the application of ion-beam assisted deposition (IBAD) technology for creation of nanoporous thin-film structures that can absorb more than 6 wt.% of hydrogen. Data of mathematical modeling are presented highlighting the structure formation and component creation of the films during their deposition at the time of simultaneous bombardment by mixed beam of nitrogen and helium ions with energy of 30 keV. Results of high-resolution transmission electron microscopy revealed that VNx films consist of 150–200 nm particles, boundaries of which contain nanopores of 10–15 nm diameters. Particles themselves consist of randomly oriented 10–20 nm nanograins. Grain boundaries also contain nanopores (3–8 nm). Examination of the absorption characteristics of VNx, TiNx, and (V,Ti)Nx films showed that the amount of absorbed hydrogen depends very little on the chemical composition of films, but it is determined by the structure pore. The amount of absorbed hydrogen at 0.3 MPa and 20°C is 6-7 wt.%, whereas the bulk of hydrogen is accumulated in the grain boundaries and pores. Films begin to release hydrogen even at 50°C, and it is desorbed completely at the temperature range of 50–250°C. It was found that the electrical resistance of films during the hydrogen desorption increases 104 times

Errors in using of drugs delivery systems in children with bronchial asthma

This article presents some data about using of dry powdered inhalers and nebulizer devices in children with bronchial asthma. We examined 55 bronchial asthma patients with different severity level of the disease at the age of 5 to 18. A questionnaire for children and parents was carried out; also we assessed patient handling of their inhaler devices. The results showed high frequency of errors while using devices, it follows that there is a need for continued education for users in the proper use of these devices to improve treatment efficacyВ статье представлены данные об использовании детьми с бронхиальной астмой дозированных аэрозольных ингаляторов и небулайзеров. Обследовано 55 детей в возрасте от 5 до 18 лет с бронхиальной астмой различной степени тяжести. Проведено анкетирование детей и их родителей, а также демонстрация выполнения ребенком процесса использования ингаляционных средств доставки. Показана высокая частота ошибок при выполнении ингаляций, что диктует необходимость проведения обучения правильной технике ингаляции пациентов и их родителей

Electric and Adsorption Characteristics of Nanocrystalline V-(N, He) Coatings

This paper studies the structure, temperature dependences of electric resistance, and adsorption properties of nanoporous three-component V-(N, He) coatings. The coatings were produced using the technique of ion beam assisted deposition, in particular, deposition of vanadium onto a titanium substrate simultaneously bombarding it with N2+He ions of 30 keV. It is shown, in contrast to V-N composites that have negative TCR (temperature coefficient of resistance), that the V-(N, He) coatings have negative TCR only in the temperature range of 250 to 350∘C. A specific surface of pores and adsorption characteristics of V-(N, He) composites depend on preliminary treatment of a titanium surface. A coating deposited onto an untreated substrate has specific surface of 25.5 m2/g. The preliminary irradiation of titanium with N2+He beam up to a dose of 6 × 1017 ion/cm2 provides the increase in surface area up to 57.6 m2/g. The preliminary ion bombardment provides a considerable increase in hydrogen adsorption capacity of coatings. Especially, such impact is noticeable at the room temperature, when the amount of hydrogen absorbed by a coating that was applied onto a treated surface is more than three times of that absorbed by a coating that was deposited onto nonexposed titanium

Formation of thin film Cr-N composites under ion bombardment at low rates of chromium deposition

One of peculiar features of the IBAD technology consists in that the damage level and concentration of implanted ions are distributed nonuniformly in the depth of deposited material. The calculations, we have done earlier [1], showed that the highest degree of nonequilibrium is realized in the first 50 nm of a coating. However, just in this thickness the nucleation and formation of the material structure is observed. The peculiarities of chromium coating formation without assisted irradiation and under bombarding with nitrogen ions having the energy of 30 keV were studied. The rates of chromium deposition were low, 0,05…0,1 nm/s. During the experiment the vacuum was maintained at a level of 4·10⁻³ Pa and was determined, in main, by the content of nitrogen molecules arriving from the discharging chamber of the ion source. The thickness within the range from 3 to 10 nm was investigated. The results have shown that at the earliest stages of the film growth solely chromium nitride CrN is formed. Sizes of visible nuclei are in the range from 1 to 4 nm, and their density is 1…3·10¹²cm⁻² . As the film thickness increases, the nuclei are growing, then their coalescence occurs and a uniform coating is formed. Chromium deposition without irradiation, but at the same nitrogen pressure, resulted in formation of chromium hcp structure with the following crystallographic parameters: a = 0,315 nm; c = 0,492 nm. The grain size was 3…4 nm. After reaching the coating continuity, the hcp structure was transformed into the bcc structure with the parameter a = 0,261 nm.Проведено сравнительное исследование начальных стадий формирования хромового покрытия в условиях бомбардировки ионами азота с энергией 30 кэВ и без ассистированного облучения, но при повышенном содержании азота в рабочей камере. Скорости осаждения были выбраны небольшими – 0,05...0,1 нм/с. Вакуум в камере был на уровне 4•10⁻³ Па и определялся в основном азотом, который напускался в разрядную камеру ионного источника. Толщина исследуемых объектов была в интервале 3…10 нм. Результаты показали, что при ионной бомбардировке происходит образование нитрида хрома CrN, начиная с самых ранних стадий роста пленки. Размер видимых зародышей находится в диапазоне 1…4 нм, плотность – 3•10¹² см⁻². С увеличением толщины пленки происходит коалесценция малых зародышей, образование свободных зон и зарождение на них новой популяции зерен. Осаждение хрома без ионного облучения приводит к формированию ГПУ-структуры с параметрами решетки а=0,315 нм и с=0,492 нм. При достижении сплошности у пленки происходит трансформация ГПУ-структуры в ОЦК с параметром а=0,261 нм.Проведено порівняльне вивчення початкової стадії формування хромового покриття в умовах бомбардування іонами азоту з енергією 30 кеВ та без асистуючого опромінення, але при підвищеному тиску азоту. Швидкості осадження були підібрані невеликі – 0,05…0,1 нм/с. Вакуум у камері був на рівні 4·10⁻³ Па та обумовлювався азотом, який напускався в розрядову камеру іонного джерела. Товщина досліджених плівок – 3…10 нм. Результати показали, що при іонному бомбардуванні має місце створення нітриду хрому CrN починаючи з самих початкових стадій. Розмір зародків знаходиться у діапазоні 1…4 нм, щільність – 3·10¹² см⁻². Зі збільшенням товщини має місце коалесценція зародків, створення вільних зон та зародження на них нової популяції зерен. Осадження хрому без іонного опромінення призводить до формування ГПУ-структури хрому з параметрами гратки а=0,315 нм та с=0,492 нм. При появленні сполошної плівки має місце трансформування ГПУ-структури у ОЦК з параметром а=0,261нм

Formation of thin film Cr-N composites under ion bombardment at low rates of chromium deposition

One of peculiar features of the IBAD technology consists in that the damage level and concentration of implanted ions are distributed nonuniformly in the depth of deposited material. The calculations, we have done earlier [1], showed that the highest degree of nonequilibrium is realized in the first 50 nm of a coating. However, just in this thickness the nucleation and formation of the material structure is observed. The peculiarities of chromium coating formation without assisted irradiation and under bombarding with nitrogen ions having the energy of 30 keV were studied. The rates of chromium deposition were low, 0,05…0,1 nm/s. During the experiment the vacuum was maintained at a level of 4•10⁻³ Pa and was determined, in main, by the content of nitrogen molecules arriving from the discharging chamber of the ion source. The thickness within the range from 3 to 10 nm was investigated. The results have shown that at the earliest stages of the film growth solely chromium nitride CrN is formed. Sizes of visible nuclei are in the range from 1 to 4 nm, and their density is 1…3•10¹²cm⁻² . As the film thickness increases, the nuclei are growing, then their coalescence occurs and a uniform coating is formed. Chromium deposition without irradiation, but at the same nitrogen pressure, resulted in formation of chromium hcp structure with the following crystallographic parameters: a = 0,315 nm; c = 0,492 nm. The grain size was 3…4 nm. After reaching the coating continuity, the hcp structure was transformed into the bcc structure with the parameter a = 0,261 nm.Проведено сравнительное исследование начальных стадий формирования хромового покрытия в условиях бомбардировки ионами азота с энергией 30 кэВ и без ассистированного облучения, но при повышенном содержании азота в рабочей камере. Скорости осаждения были выбраны небольшими – 0,05...0,1 нм/с. Вакуум в камере был на уровне 4•10⁻³ Па и определялся в основном азотом, который напускался в разрядную камеру ионного источника. Толщина исследуемых объектов была в интервале 3…10 нм. Результаты показали, что при ионной бомбардировке происходит образование нитрида хрома CrN, начиная с самых ранних стадий роста пленки. Размер видимых зародышей находится в диапазоне 1…4 нм, плотность – 3•10¹² см⁻² . С увеличением толщины пленки происходит коалесценция малых зародышей, образование свободных зон и зарождение на них новой популяции зерен. Осаждение хрома без ионного облучения приводит к формированию ГПУ-структуры с параметрами решетки а=0,315 нм и с=0,492 нм. При достижении сплошности у пленки происходит трансформация ГПУ-структуры в ОЦК с параметром а=0,261 нм.Проведено порівняльне вивчення початкової стадії формування хромового покриття в умовах бомбардування іонами азоту з енергією 30 кеВ та без асистуючого опромінення, але при підвищеному тиску азоту. Швидкості осадження були підібрані невеликі – 0,05…0,1 нм/с. Вакуум у камері був на рівні 4•10⁻³ Па та обумовлювався азотом, який напускався в розрядову камеру іонного джерела. Товщина досліджених плівок – 3…10 нм. Результати показали, що при іонному бомбардуванні має місце створення нітриду хрому CrN починаючи з самих початкових стадій. Розмір зародків знаходиться у діапазоні 1…4 нм, щільність – 3•10¹² см⁻² . Зі збільшенням товщини має місце коалесценція зародків, створення вільних зон та зародження на них нової популяції зерен. Осадження хрому без іонного опромінення призводить до формування ГПУ-структури хрому з параметрами гратки а=0,315 нм та с=0,492 нм. При появленні сполошної плівки має місце трансформування ГПУ-структури у ОЦК з параметром а=0,261нм

Thin film nanopores (V, 10Ti)NxHy hydrogen storages

This scientific paper delves into the findings of the investigation carried out to determine the adsorption and electrophysical characteristics of nanoporous (V, 10 at.% Ti)Nx films obtained using the ion beam-assisted deposition technique (IBAD). It has been shown that these films can accumulate more than 7 wt.% hydrogen at a relatively low pressure of 0,5 MPa. One part of it is accumulated in the grain boundaries and pores but another one forms the hydride phase. A complete release of hydrogen occurs at a temperature of 250 °C. During the hydrogen desorption the specific resistivity of (V, 10Ti)NxHy films is roughly increased by a factor of 10⁷.Приведены результаты исследований адсорбционных и электрофизических характеристик нанопористых пленок (V, 10 ат.% Ti)Nx, полученных с применением технологии ионно-стимулированного осаждения. Использование данной технологии позволило получить нанокристаллическую структуру, межзеренное пространство в которой заполнено порами размером менее 6 нм. Показано, что при относительно низком давлении (0,5 МПа) такие объекты могут аккумулировать более 7 вес.% водорода. Одна часть его накапливается в межзеренных границах и порах, другая часть – в виде гидридной фазы. Полное выделение водорода происходит при температуре 250 ºС. В процессе десорбции водорода удельное электросопротивление (V, 10Ti)NxHy-пленок увеличивается примерно в 10⁷ раз.Приведено дані досліджень адсорбційних та електрофізичних характеристик (V, 10 ат.% Ti)Nx нанопорових плівок, здобутих за допомогою технології іонно-стимульованого осадження. Використання даної технології дозволило створити нанокристалічну структуру, міжзеренних простір в якій заповнений порами розміром не більше 6 нм. Виявлено, що при відносно низькому тиску (0,5 МПа) такі об’єкти можуть акумулювати більш ніж 7 ваг.% водню. Одна його частина накопичується у міжзеренному просторі, а інша – у вигляді гідридної фази. Повне виділення водню має місце при температурі 250 ºС. У процесі десорбції водню питомий електроопір (V, 10Ti)NxHy-плівок збільшується приблизно у 10⁷ разів