Конкурс за главен асистент, за доцент, и „доктор 1

на доцент д-р Димитър Атанасов Димитров,

W.Kowaczew, J.Georgijew, D.Dimitrow, Chlodnictwo, #4, 18, 1978.

Б.В.Николов, Й.К.Георгиев, Д.А.Димитров, Год.ВУЗ - Техническа физика, 15, #2, 67 (1978).

Д.Димитров, З.Миропольский,

Гос.науч.-исслед.энерг.ин-т., М., 80 №2975-80, /Рукопись деп. в ВИНИТИ, 11.07.80/ (1980).

5. Влиияние неизотермичности и термогравитационных еф­фек­тов на теплообмен при турбулентном течении среды сверх­критичес­ких параметров состояния в трубах,

Д.Димитров,

Автореферат на дисертация за присъждане на научна степен ктн; Мин.Энерго. СССР, ЭНИН им..М.Кржижановского, М. (1980).

6. Апаратура за изследване на топлообмена в тръби при прину­ди­телно движение на свръхкритични криогенни флуиди,

Д.Димитров, Й.Георгиев, А.Захариев, Б.Николов, В.Ковачев, Год.ВУЗ - Техническа физика, 22, 127 (1985).

V.Kovachev, E.Vlachov, K.Nenkov, V.Lovchinov, М.Gospodinov, A.Stojanova, D.Dimitrov, T.Mydlarz, Intern. J. Modern Phys. B, 1, 2, 479 (1987).

V.Kovachev, E.Vlachov, K.Nenkov, V.Lovchinov, M.Gospodinov, A.Stojanova, D.Dimitrov, M.Czyczek, Intern. J. Modern Phys. B, 1, 2, 223 (1987).

V.Kovachev, M.Gospodinov, E.Vlachov, V.Lovchinov, P.Svestarov, K.Nenkov, A.Stojanova, D.Dimitrov, B.Terziiska, S.Tinchev, M.Taslakov, T.Mydlarz, M.Czyszek.,

Mat. Res. Soc. Symp. Proc., v.99, 659 (1988).

10. Forced convective heat transfer to supercritical nitrogen in a vertical tube.,

D.Dimitrov, A.Zahariev, R.Wawryk, V.Kovachev.,

Int.J. Heat аnd Fluid Flow, V.10, # 3, 1989.

11. Thin film platinum resistance thermometers for low temperature thermometry.,

D.Dimitrov, B.Terziiska, V.Guevezov & V.Kovachev.,

Proc. ISCMP Varna'88, World Sci. Publ. Comp., Singapore, p.877-881, 1989.

12. Specific heat of Y-Ba-Cu-Pt-O multi-phase compound between 2.5 and 27 K.,

V.Kovachev, B.Terziiska, H.Madge, D.Dimitrov & E.Vlakhov.

Proc. ISCMP Varna'88, World Sci. Publ. Comp., Singapore, p.868-876, 1989.

13. Thermometric properties of the thermocouple Chromel - Cu with 0.31 at.% Iron.,

B.Terziiska, D.Dimitrov, H.Madge, V.Kovachev., BULG.J. PHYSICS, 16, 4, p.396-401, 1989.

D.Dimitrov, B.Terziiska, V.Guevezov, V.Kovachev., CRYOGENICS, v.30, p.348-350, 1990.

V.Guevezov, N.Jechkov, D.Dimitrov., Scientific Session of HIMEE"Lenin" '89, Section 3, #36, 5-7, October 1989, Sofia, Bulgaria (1989).

D.Dimitrov, V.Guevezov., Scientific Session of HIMEE "Lenin" '89, Section 3, #35, 5-7, October 1989, Sofia, Bulgaria, (1989).

B.Terziyska, R.Wawryk, D.Dimitrov, Cz.Marucha, V.Kovachev, J.Rafalowicz,

Cryogenics, v.32, #1, 1992.

18. Thermal conductivity of YBCO and thermal conductance at YBCO/Ruby boundary: Part II - hysteresis behaviour between 40 and 230 K,

B.Terziyska, R.Wawryk, D.Dimitrov, Cz.Marucha, J.Rafalowicz, Cryogenics, v.32, #1, 1992.

А.Захариев, Й.Георгиев, Б.Николов, Д.Димитров, Г.Колев, Ю.Петрински.,

Национална конференция с международно участие МЕТРОЛОГИЯ'93, 19-21 май 1993 г., В.Търново, стр 257.

20. Thin film platinum resistance thermometers - calibration and mathematical description of the T(R) function.,

D.Dimitrov, A.Zahariev, J.Georgiev, G.Kolev, Tz.Ivanov, J.Petrinski,

Cryogenics, 34, #6, 487 (1994).

21. Stabilization of the resistance of thin film platinum sensors during temperature cycling between 60 and 300 K.,

A.Zahariev, D.Dimitrov, J.Georgiev, Proc. of the Sixth National Scientific Symposium with International participation, "Metrology & reliability '95", sept. 19-23, 1995, Sozopol, Bulgaria.

A.Zahariev, D.Dimitrov, J.Georgiev,

Proc. of the Sixth National Scientific Symposium with International participation, "Metrology & reliability '95", sept. 19-23, 1995, Sozopol, Bulgaria.

23. Statistical research of thin film platinum sensors.,

D.Dimitrov, A.Zahariev, J.Georgiev, Proc. of the Sixth National Scientific Symposium with International participation, "Metrology & reliability '95", sept. 19-23, 1995, Sozopol, Bulgaria.

D.Dimitrov,

Platinum Metals Review, Johnson Matthey Public Limited Co., London, July 1995, p.129.

25. Characteristic stabilization of thin film platinum thermometers during thermal cycling between 5 K and 300 K.,

A.Zahariev, D.Dimitrov, J.Georgiev, Cryogenics, 36, #8, p.631-634 (1996).

D.A.Dimitrov, J.K.Georgiev, A.L.Zahariev, I.Bivas, Cryogenics, 36, #8, p.599-603 (1996).

J.Georgiev, A.Zahariev, D.Dimitrov. Bulg. J. of Physics, 23, #3-4, (1996).

J.Georgiev, A.Zahariev, D.Dimitrov., Bulg. J. of Physics, 23, #3-4, (1996).

Й.Йорданов, Д.Димитров, А.Стоянова,

VIIми ННС“Метрология и надежност'96”-Созопол,Сбор­ник доклади, том I, стр. 212-216, 1996.

30. Специализирани прецизни тънкослойни платинови съпроти­ви­телни термометри за температурния интервал от 0оС до 100оС.,

Д.Димитров, Ж.Бънзаров, Р.Баев,

VIIми ННС“Метрология и надежност'96”-Созопол,Сбор­ник доклади, т. I, стр.289-293, 1996.

31. The role of the type of the Ag-additives on the microstructure of the superconducting Ag-sheathed Bi(Pb)SCCO tapes.,

V.Lovchinov, G.Kallias, E.Moraitakis, D.Niarchos, D.Dimitrov, A.Stoyanova, P.Simeonova, I.Iordanov, M.Pissas. Proc. of 3rd General Conference of the Balkan Physical Union, 2-5 Sept. 1997, Cluj-Napoca, Romania.

V.Lovchinov, G.Kallias, E.Moraitakis, D.Niarchos, D.Dimitrov, A.Stoyanova, P.Simeonova, I.Iordanov, M.Pissas. 15^th Conference of the Greek Physical Society, 17-21 Sept., 1997, Thessalonike, Greece.

V.Lovchinov, A.Stoyanova, I.Iordanov, H.Ignatov, D.Dimitrov. J. of Materials Sci. and Technology, v.5, #4, pp. 41-46, 1997.

Supercond. Sci. Technol., 13 (2000) 1042-1045.

A.L. Zahariev, J.K. Georgiev and D.A. Dimitrov,

Proc. of the conference of advances in the refrigeration systems food technologies and cold chain, Commissions B2 & C2, with D1 & D2/3, Sofia, Bulgaria, 1998/6, p.673-678.

36. Stability and Calibrating Methods of Some Thin Film Platinum Thermometers in the range 13.8 - 273.16 K,

J.K.Georgiev, D.A.Dimitrov, A.L.Zahariev, Journal of Physical Studies, v.4, #2, 2000, p.215-224.

D.Dimitrov, V.Lovchinov, S.Dobreva, Y. Skourski, M.Gospodinov.,

Proc. 11 ISCMP, Varna 2000, Eds. J. M. Marshall, A. G. Petrov, A. Vavrek, D. Nesheva, D. Malinovska, J. M. Maud, World Scientific, Singapore, NJ, London, UK, (2001), pp.368-371.

38. Effectiveness of the Ag-additives type on the microstructure and 2223 phase formation in Bi(Pb)SrCaCuO superconducting tapes,

V.Lovchinov, G.Kallias, D.Dimitrov, E.Moraitakis, P.Simeonova, D.Niarchos,

Proc. 11 ISCMP, Varna 2000, Eds. J. M. Marshall, A. G. Petrov, A. Vavrek, D. Nesheva, D. Dimova-Malinovska, J. M. Maud, World Sci., Singapore, NJ, London, UK, (2001), pp.360-363.
39. Hall effect investigations of Pr_0.7Sr_0.3MnO₃ compound,

D. Dimitrov, L. Vassilev, V. Lovchinov, M.Gospodinov, S.Dobreva,

Proc. 12 ISCMP, Varna 2002, Eds. J. Marshall, A. Petrov, A. Vavrek, D. Nesheva, D. Malinovska, J. Maud, Journal of materials science - materials in electronics, 14, (2003) p.765-766.

40. Microwave properties of ceramic compositions M²⁺Ti⁴⁺_1-xMe⁴⁺_хO₃,

V. D. Parvanova, S. K. Andreev, D. A. Dimitrov,

Proc. 12 ISCMP, Varna 2002, Eds. J. M. Marshall, A. G. Petrov, A. Vavrek, D. Nesheva, D. Dimova-Malinovska, J. M. Maud, Journal of materials science - materials in electronics, 14, (2003)

41. The superconductive properties of multilayered tapes (BiPb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x prepared by cold pressing method.,

Z. Milosavlevski, V. Micevski, V. Lovchinov, S. Stoimenov, D. Dimitrov., Fifth General Conference of the Balkan Physical Union (BPU-5), August 25-29, 2003, Vrnjacka Banja, Serbia and Montenegro, Section 6: Cond. Matter. Physics, p. 759-762.

50. Colossal Magnetostriction Effect in HoMn₂O₅, I. Radulov, V. Nizhankovskii, V. Lovchinov, D. Dimitrov, A. Apostolov, M. Daszkiewicz, - poster, 20th Conference “New Magnetic Materials of Microelectronics (NMMM-20), June 12-16^th, 2006, M.V.Lomonosov-Moscow State University, Russia. Сборник трудов XX международной школы-семинара, Москва-2006, p. 1083-184.

ossibility for Applying Magnetic Refrigeration in Food Storage, D. Dimitrov, K. Fikiin and R. Kirilov, Proceedings of CEFood 2006: 3rd Central European Congress on Food, P19/1-7.

Д. Димитров, Н. Пиперов, ХХІV Национална конференция “Дни на безразрушителния контрол’2009”, бр.1, 111, 2009.

1. Топлофизически характеристики на вещества и флуиди.

Разработени са метод и апаратура за изследване на топлопроводност на насипни материали при ниски температури и вставка за изследване на топлопроводност на твърди тела (2). Изследвана е топлопроводността на български перлит, използуван за насипна и вакуумно-прахова нискотемпературна изолация, което представлява едни от малкото данни за топлофизически характеристики на български строителни материали. Резултатите са използувани при реализацията на опитна инсталация за производство на неон и хелий от въздуха и при реализацията на апаратура за изследване на топлоотдаване към надкритични криогенни флуиди.
Реализиран е стенд за изследване на топлоотдаване на свръхкритичен моделен флуид СО₂ при турбулентно течение в хоризонтална тръба в ЭНИН - Москва. Проведени са изследвания за установяване влиянието на неизотермичността и термогравитационните ефекти върху топлообмена при течение на СО₂ в хоризонтални и вертикални експериментални участъци, представени в работи (3, 4, 5). В условията на най-общ случай на топлопредаване към среда със силно изменящи се топлофизически свойства и значително влияние на термогравитацията е установена доминантната роля на изменението на плътността на работното вещество. На тази база е изведен корекционен коефициент към критериалното уравнение на Нуселт, отчитащ съответно преобладаващото влияние на термогравитационните сили, отразени чрез критерия на Грасхоф, или на инерционните - чрез критерия на Рейнолдс. Предложен е критерий (Gr/Re²) = 10^-1, определящ началото на силно влияние на подемните сили за горната образуваща при хоризонтален участък (5).
Проектирана е и реализирана инсталация за изследване на топлообмена при принудено течение на надкритични криогеннни флуиди (6). Конструктивните особености на стенда позволяват плавно изменение на ориентацията на експерименталния участък в гравитационното поле от хоризонтално до вертикално положение и реверсивно изменение на посоката на течение на флуида. Провеждани са изследвания на топлоотдаване към надкритичен азот при подемно течение във вертикална тръба. Определен е коефициента на топлоотдаване като функция на енталпията на потока (10). Показано е, че предложеният от W. B. Hall и J.Jackson критерий (Gr_b/Re_b^2.7) < 10^-5, определящ начало на силно влияние на подемните сили, дава твърде малки стойности за критерия на Грасхоф и е неприложим за получените експериментални резултати.

Разработена е на методика за калиброване при ниски температури на термодвойки. Калибрована е термодвойка от типа Сu-константан (13). Изследвани са на термометричните характеристики на нов тип термодвойка хромел - Cu+О.31 ат. % Fе, заместваща скъпо струващата термодвойка хромел - Аu+О.07 ат. % Fе и имаща много добри параметри при ниски температури.

Предложен е нов метод за определяне на термодифузионния фактор в бинарни газови смеси с помощта на термодифузионна колона и за изследване влиянието на геометрията на термодифузионната колона и термодинамичните параметри на газовата смес върху степента на разделяне (27, 28). Разработена е апаратура за неговата реализация. Експериментите показаха, че новия метод е по-подходящ и ефикасен и позволява изследвания при високи налягания - до 1.2 МРа с точност по-висока от постиганата с други термодифузионни колони.

Разработени са екотехнологически условия за получаване на нови композити (47) (пластмасови) на базата на разпенващи се термопластични матрици с наноразмерни фази. Разгледани са междуфазовите, гранечни наноразмерни слоеве с оптимално междуфазово взаимодействие и структурообразуване при получаването на изделия от новите разпенени термопласти, получени при условията на леене с газово противоналягане. Изделията показват добре развита хомогенна наноструктура и с 20-35% по-високи стойности на показателите на електростатическа и радиационна (гама- и неутронно облъчване) безопасност. Разработена е програма за изследване на възможностите за модифициращо въздействие на наноразмерните пълнители в условията на реактивна екструзия и висок градиент на скоростта в полимерната стопилка.

Изследвана е свръхпроводяща система Y-Ba-Cu-Pt-O (7). Показана е температурната зависимост на магнитната възприемчивост при Н = 0.428 Т и Т_с ≈ 70 К. Установено е антиферомагнитно подреждане при T_Neel = 20 K и асимптотична температура съгласно закона на Кюри-Вайс Q= - 66 К. Системата е интересна с вероятното съсъществунане на антиферомагнитно подреждане и свръхпроводимост. Изследвани са свръхпроводимите свойства (8) и е получена критическа плътност на тока при Т ≈ 80 К J_c=1058 A/cm².

Чрез твърдофазно синтероване е получена система Y-Ba-Cu-Ag-O (9). Изследвана е ролята на среброто, субституиращо итриевите атоми в съотношение 0.1 до 0.87. При х=0.2 температурата на прехода е Т_с ≈ 93 К. При повишаване на съдържанието на Ag се наблюдават и по-високи стойности, но при х=0.5 образците съдържат поне две фази с различни температури на преход. Установено е т. нар. “стареене” на образците при термоциклиране, като Т_с се понижава.
Изследван е специфичният топлинен капацитет на системата Y-Ba-Cu-Pt-O (12) между 2.5 и 27 К. Установени са особености на кривата c_p/T(T²) при 17.5 К и при 4.2 К, свидетелстващи за наличието на две фази с антиферомагнитно подреждане. Смяната на наклона при 17.5 К се обяснява с присъствието на доминиращата фаза Y₂BaCuO₅, чието наличие е подтвърдено чрез X-ray анализ. Промяната в наклона при 4.2 К се обяснява с антиферомагнитното подреждане в обеднената на кислород 1-2-3 фаза, чието наличие е установено от елементния анализ.
Проведени са едновременни изследвания за установяване температурната зависимост на коефициента на топлопроводност на ВТСП YВСО керамика и на топлинната проводимост през границата YВCO/Рубинов кристал (17, 18). Потвърдена беше доминиращата роля на фононния механизъм на пренос над Т_с. В интервала 90 - 240 К участието на електронната съставляваща е от 1 до 20%. При температури около 300 К електронният пренос съставлява около 60% от интегралната топлопроводност. Установено беше наличие на температурен хистерезис между 40 и 230 К и на двете изследвани топлофизически характеристики. Температурната зависимост на термичното съпротивление при нагряване повтаря кривата на k(Т) при охлаждане. Наблюдаван е особен ход на хистерезиса на топлопроводността. Този ефект на термичен хистерезис корелира добре с пуликуваните данни за еластичен хистерезис при изследвания с ултразвук.
Разработена е система за изтегляне и валцуване на сребърно обвити свръхпроводящи BiSrCaCuO ленти (32, 33). Системата позволи да се приложи за пръв път у нас, и на Балканите, на OPIT технологията за производство на свръхпроводящи ленти. На тази база беше сключен договор с научен център "Демокритос", Атина, Гърция, спонсориран от NATO, за изследване на такива ленти. Установено е, че поставянето на сребърни нишки в керамичната сърцевина и добявянето на Ag₂O към прекурсора водят до по-добра ориентация на зърната, подобряват връзката между тях и формиране на 2223 фазата отколкото на чисто сребро.

Изследвано е влиянието на добавки към свръхпроводящата сърцевина на лентите (34). Показано е, че добавката на телур не само подобрява качествата на свръхповодника, но и, преминавайки при термичната обработка в сребърната обвивка, води до допълнително повишаване на качествата на лентата.

Методът на студено пресуване беше използван е при производство на свръхпроводящи многослойни “сандвичови” образци от Bi(Pb)SrCaCuO : Ag (41). След пресуване в цилиндрични палети, образците бяха синтеровани. Изследвано е влиянието на добавка на Ag₂O към прекурсора и на различни сребърни фолиа в тегловни съотношения 7.5, 10 и 12.5 wt%. Установено е, че Ag добавки в 7.5 и 10 wt% увеличава T_c и J_c на образците.

Получен и изследван е свръхпроводящ материал MgB₂ (44). Представени са резултати за обемна свръхпроводимост в нанофазен MgB₂, получен чрез двустепенна технология на механично активиран саморазпространяващ се високотемпературен синтез.Магнитните и съпротивителни измервания показват начало на с.п. преход близо до 39 К.

Синтезирани са образци с номинален състав MoSr₂HoCu₂O_8-δ (71) и са изследвани техните магнитни и свръхпроводими свойства. Образците имат свръхпроводящ преход при T_c = 27 K и AFM преход при T_N = 13 К. Магнитното подреждане е от далечен порядък. Съвпадението на експериментално получената стойност на константата на Кюри и теоретично изчислената за съдържащата холмий Мо-1212 фаза показва, че на магнитните свойства се доминират от последната. Получените образци са с дефицит на молибден (76). Наличието на две температури на свръхпроводящ преход и липсата на диамагнетизъм, както и наличието на пик в с_р между двете критични температури говори за наличието на грануларна свръхпроводимост. Обсъден е ефектът на дефицит на Mo върху магнитните и свръхпроводящи свойства на MoSr₂HoCu₂O_8-d.
3. Изследване на тънкослойни платинови покрития с метрологични цели.

Проведени са систематични и изчерпателни изследвания на тънки платинови филми като ниско температурни сенсори. Пъвата част от измерванията са проведени в МЛСМПНТ, Вроцлав, Полша, като за целта беше създадена нискотемпературна вакуумна система. Експериментите показаха, че характеристиките на новите датчици са сравними с тези на предлаганите от "Lake Shore Cryotronics" жични платинови термометри. Установено беше и влиянието на ориентацията на сенсорите в силни магнитни полета (до 140 кОе) върху R(T) зависимостта им и беше предложен корекционен полином, отчитащ това влияние (11, 14, 16).

Следващите експерименти са провеждани на споменатата по-горе система (19) и, в последствие, на закупена и подобрена в ИФТТ прецизна апаратура (20). Изследвани са серии от сенсори. Установено е влиянието на термоциклиране между 77 и 300 К върху дефектността на структурата и условията, при които се стабилизира R(T) зависимостта на датчиците (21, 25). Проведени са статистически изследвания на диапазона на възпроизводимост на разглежданите сенсори (22, 23). Установена е максимална стойност на стандартното отклонение за отделен сенсор от ± 5 мк. На тази база е разработен оригинален "тегловен" математичен апарат за описание на R(T) и T(R) функциите на индивидуален датчик със стандартно отклонение ± (5  8) мк. (26). Проведено е изследване на влиянието на лазерната обработка на слоя върху характеристиките на датчика. Предложен е метод за отстраняване на това влияние (24).

Всички тези изследвания подготвиха разработката на метрологичен субстандарт за тънкослойни нискотемпературни термометри. Проведените комплексни изследвания не са загубили своя актуален характер и днес. През 2011 г. доц. Димитров беше поканен в рамките на програмата Socrates в Cranfield University, Англия да запознае изследователска група от университета със своя опит при нискотемпературни измервания и приложения на сенсорите. Целта е бъдещото им приложение във високотемпературна област ≈ 1000 ⁰С.

Сенсорите са апробирани и за други конкретни приложения (30, 35). Оптималните условия за съответна индиведуална калибровка, както и математичните описания на T(R) и R(T) функциите между 4.2 К и 273.16 К, получени чрез използване на тегловен метод, базиран на метода на най-малките квадрати са предложени в (36).

Изследвани са микровълновите свойства на керамични композити (40) от типа MgZr_xTiO₃, Mg_1-yCa_yTi_1-xSn_xO₃, където Ti⁺⁴ е частично замесетен с Zr⁺⁴ или Sn⁺⁴, както и композити от типа Mg(Ca_1.5Ta_0.2)_xTi_1-xO₃, където Ti⁺⁴ е частично заместен с четири валентния катион (Ca_1.5Ta_0.2)⁺⁴. За всички образци е установено, че диелектричната проницаемост _r и качествинея Q-фактор монотонно намаляват с нарастване на х. Такива композити могат да се използват за микровълнови резонатори с контролируеми параметри.

Проведени са системни изследвания върху материали от типа АВМnОз, наречени "манганити", където А е редкоземен елемент, а В е бивалентен елемент. Материалите са интересни с множеството магнитни фазови преходи, които демонстрират с изменението на температурата и възможностите, които последните определят за приложение в практиката.

В работа (37) е изследван ефектът на Хол в монокристал La_0.78Pb_0.22MnO₃ с перовскитна структура. Кривата на намагнитване показва насищане при полета над 0.6 Т. Нормалният коефициет на Хол при 4.2 К показва, че носителите са електрони и за Н > 1 T е пресметнат като първа производна Холовото съпротивление спрямо магнитната индукция. Аномалната съставляваща на коефициета на Хол като следствие от асиметричното разсейване на токовите носители от локалните спинови моменти е отрицателна и силно зависи от температурата.

Проведени са измервания също така на ефекта на Хол в Pr_0.7Sr_0.3MnO₃ монокристал при полета от над 0.6 Т в температурен интервал 77 – 400 К (39). Резултатите показват особености в поведението на коефициента на Хол. Това вероятно се дължи на съсъществуването на фаза на зарядово подреждане и на феромагнетизъм. Очевидно, прехода между различните магнитни фази с повишаването на температурата оказва съществено въздействие върху физичните двойства и влияе върху токовия транспорт в образеца. Изследвани са също така постояннотоковата магнетизация и променливотоковата възприемчивост на образеца (42). Различните особености са дискутирани в светлината на конкуриращи се електронно, спиново и орбитално подреждане при фазовите преходи. В частност, като главна причина за наблюдаваните особености между 100 К и 380 К се разглежда взаимодействието на e_g орбиталите и решетката и ефекта му върху спиновото подреждане.

Изследвани са структурните, магнитните, магнитоелектричните и фероеластични свойства на серии от монокристали от редкоземни манганити (59). Изследванията са провеждани в температурен интервал от 2 К до 800 К и в магнитни полета до 14 Т. Една част от образците показват наличие на гигантско магнитосъпротивление, други демонстрират гигантски ефект на магнитострикция, а трети – наличие на многофазни фероелектрични състояния. За изясняване на ефектите в изследваните мултифероици са изучени магнитните свойства на някои чисти ферити с перовскитова структура (60), както и смесени съединения от вида Ho_xTb_1-xO₃, HoMn_xFe_1-xO₃, Ho_xCr_1-xO₃, DyFe_xCr_1-xO₃ в широк температурен интервал. Показано е, че ъгълът на който се отклонява спонтанното намагнитване на преходния елемент от групата на желязото от оста на антиферомагнитното подреждане е постоянен при всички температури. От стойността на този ъгъл и изчисления коефициент на взаимодействието между 4f и 3d решетките е определен енергетичния параметър на асиметричния обмен на Дзиялошински – Мория.

Може да се заключи, че манганитите от двете пронстранствени групи D_2h(16) и D_2h(9) показват силни магнито-електрични взаимодействия (55). Поради това се появяват интересни ефекти, като "гигантско" магнито-съпротивление, значителен магнито-калоричен ефект и ефект на "гигантска" магнитострикция. По настоящем, все още броят на познатите и старателно проучени чисти монокристали не е много голям. Тези изследвания са важни заради възможността за магнитно-електрически контрол на различните им характеристики при евентуално бъдещо практическо приложение. Много важен момент за използването на мултифероици (като HoMn₂O₅ и TbMn₂O₅), където подреждания на (анти) феромагнетизъм и (анти) фероелектричество съжителстват.

Изследвани са магнитните и електрични свойства на монокристал от Sm_0.864Pb_0.136MnO₃ (65). Показано е, че е парамагнитен в интервала 150 К – 300 К с момент от 5.3 0.3 m_В при стайни температури. При 65 К се появява антиферомагнитно подреждане като фазов преход от втори порядък, съпроводен със слаб феромагнитен момент по оста z (f_z =0.4 _В). Кристалът е изолатор между 2 и 300 К и има положително магнитосъпротивление само в интервала 129 – 142 К.

Обсъдени са резултатите от иззмерванията на магнитострикция и поляризация на редкоземни кристали от типа HоМn₂0₅ и TbМn₂0₅ (73). Установена е строга корелация между тях. Обсъжда се причината на тази корелация.

Преедставени са резултати от измервания на магнетизацията, диелектричната константа и сспецифичния топлинен капацитет и техните температурна и магнитна зависимост за монокристали от HoMnO₃ (74, 78). Основното постижение на работата е, че показваме експериментално съществуването на тясна връзка между магнитното подреждане и термодинамичните и диелектрични свойства на HoMnO₃. Тя би могла да бъде разбрана ако се отчетат всички участващи взаимодействия, като спиновете на Mn³⁺ йони и тяхното AFM свръхобменно взаимодействие; на магнитните моменти на Ho³⁺ йони и отношението им към спиновете на Mn, както и магнитното взаимодействие между магнитните моменти на холмия при ниски температури и, накрая, фероелектричната поляризация, включваща индиректно въздействие на магнитната подсистема през спин-фононото взаимодействие.

5. Магнитокалоричен ефект при стайни температури.

Изследвани са магнитокалоричните свойства на материали, базирани на редкоземни елементи, с цел евентуалното им приложение в машини за магнитно охлаждане при стайни температури.

Изследванията от работа (42) са доразвити в (45). Основната идея е да се използва промяната на ентропията на системата при различните (магнитни) фазови преходи. Представен е резултат за изменението на ентропията от порядъка на S ≈ 2.5 J/kg.K. Този резултат напълно съвпада с докладваните стойности за манганити на Първата международна конференция по магнитно охлаждане при стайни температури в Монтрьо, Швейцария. Информация за това международно научно събитие е публикувана в информационен бюлетин на БАН (46).

Направен е преглед на съвременното състояние и последните постижения в магнито-калоричното охлаждане (54). Специално внимание е отделено на потенциала за приложение в “хранителната” хладилна верига. Разгледани са коефициентите на полезно действие, влиянието на температурните разлики и постигната до момента ефективност на устройствата. Показани са възможните предимства на манганитите в сравнение с базираните на гадолиний системи.

Изследвани са магнито-калоричните свойства на монокристали от орто-ромбични редкоземни манганити (64). Стойностите на магнетизацията в направление на “лесно” намагнитване за холмиевите образци допринася съществено в магнитното поведение, но не едостатъчно за да се преодолеят ниските стойности на специфичния топлинен капацитет и да допринесе за нарастване на адиабатната температурна разлика.

Изследвани са два типа монокристала TbMn₂O₅ и HoMn₂O₅ на манганити в температурен интервал от 4,2 до 180 K (67). Кристалите имат орторомбична структура и показват антиферомагнитен преход в изследвания интервал. Пресмятанията по закона на Кюри-Вайс показват различен тип подреждане по кристалографските оси. Изчисленията на магнитокалоричния ефект, извършени с помощта на измерманията на специфичния топлинен капацитет с_р показват три пъти по-високи стойности на адиабатната температурата разлика за съединението TbMn₂O₅. Този резултат, вероятно, се дължи на характеристиките на редкоземните елементи, които показват същото поведение в чист вид при по-високи температури.

Изследвани са ферофлуиди на водна основа (48) съдържащи частици с размери 20 – 30 nm от магнетит (Fe₃O₄). Този размер на частиците определя появата на ефекта на суперпарамагнетизъм в разглеждания флуид. Взаимодействието на суперпарамагнитните частици с променливо външно магнитно поле води до абсорбция на магнитната енергия от флуида и до повишаване на температурата му. Проведените експерименти показват по-слабата реакция на получения от нас магнетит в сравнение с закупен (еталонен) такъв.

Изследвани са ферофлуиди, получени по различни начини (57, 58, 62). Показаните резултати се отнасят за размери на частиците от 20 nm. до 3000 nm. Пресметната е ефективността от магнитното нагряване (MHE factor). За три типа частици е пресметната специфичната скорост на абсорбция (SAR) за разглежданите флуиди. Наночастиците бяха покрити с β-циклодекстрин и разтворени във вода в различни концентрации (61). Полученият “контрастен агент” беше използван при мониторинг с магнитен резонанс на процеси в черен дроб. Началните резултати показват, че разликата в сигнала преди и след обработката на чернодробната тъкан е достатъчна за установяване на фокално увреждане на тъканта и има потенциал за използване в диагностиката. Части от доклада бяха преведени на испански (72) и публикувани по настояване на издателят.

Разгледани са възможности за прилагане на пространствено ориентирани наноструктури, включвани като инградиенти при производството на различни (и неметални) елеманти (70).

Нарастващите изисквания към надежността и дълготрайността на сложни технически изделия и композитни състави обуславят нуждата от нови материали и изделия. Перспективи за осъщесвяването на тези цели се откриват пред така наречените нанокомпозити (79) – композитни материали на базата на пространствено ориентирани наноразмерни структури с помощта на наноразмерни частици (пълнители за полимерни матрици).

Установено е, че изследваните наноразмерни магнетити показват добри характеристики в променливо магнитно поле и могат да бъдат използвани както за пряко въздействие при прилагане на хипертермия, така и като контрастно вещество при сканиране на биологични обекти. Изследвана е възможността за приложение на феромагнитни флуиди в процесите на подготовка на композиционни материали, предназначени както за конвенционално, така и за леене по метода с газово противоналягане.

Обяснение на “пръстените на Дичев”. В нехомогенно магнитно поле, фин железен прах трасира линиите на полето върху течна повърхност в познатата форма на звезда (68, 69). Обаче, когато праховите частици са спрени върху водна повърхност, те неочаквано образуват концентрични кръгови дъги. Моделите, формирани в хомогенно поле са успоредни линии. Разгледан е финния баланс между магнитното взаимодействие и повърхностното напрежение на флуида. За обяснение на наблюдавания ефект се използва класическия подход на миинимизиране на енергията за желязото (магнитна и на течната повърхност).

Проведена е хемометрична оценка на водата на река Елба по време на наводнението през 2005 (75). Анализирани са основните физико-химични параметри на замърсяване с тежки метали, арсен и др. Използван е клъстерен анализ, анализ на основните компоненти и разпределение на източниците, за да се оцени зависимият от наводнението пренос на субстанция. Установено е, че повечето от металните компоненти са следствие от отлагани вещества и наличието им може да се обясни с отмиване на утайката. Резултатите показват, че описания метод за оценка може да подобри разбирането за преноса по време на наводнение във водосборните райони над мастото на вземане на проби.

Методите на клъстерен анализ и анализ на основните компоненти са използвани за класификация и проекция на голям брой данни от езера от Рила планина в България (77). Прилагането на многовариантни статистически методи за класификация, проекция, моделиране и обяснение на данните от мониторинг на вода от планински езера предлага някои важни заключения често скрити (не очевидни) в необработените (сурови) данни.
Разработен е вибрационен магнитометър за изследване на магнитните свойства на силно магнитни вещества (81). Действието му се основава на закона на Фарадей за електромагнитната индукция.

УЧЕБНИ ПОСОБИЯ

Макар и оформен като учебник, изданието има характер на монография, за написванетно на която са използвани 10 авторски публикации по темата.

Материалът представен в учебника попълва знанията на студентите по строително инженерство с важна информация за процесите в сградните конструкции и подсистеми, функциониращи като едно цяло и зависещи една от друга. Това позволява на обучаемите по-пълно да осъзнаят влиянието на архитектурата и строителна конструкция и техните характеристики във функционирането на сградата като едно цяло, за осигуряване на качествена среда на живот в нея, при максимален срок на експлоатация и минимални експлоатационни разходи.

Представен е и КУРС ЛЕКЦИИ ПО ОБЩА ФИЗИКА на английски език, разработен и адаптиран за преподаване в рамките на програмата за обучение на чуждестранни студенти във ВСУ “Любен Каравелов”. Той съдържа 20 отделни раздели. В тях са разгледани въпроси от механиката (кинематика, динамика, енергия и работа), хидродинамиката, преносните явления (включително пренос на топлина), термодинамиката (включително термодинамични цикли), електрическите и матнитни полета (включително намагнитването на телата), трептения и вълни, светлинни явления, въпроси на атомната и ядрената физика.