Научные основы и закономерности электрохимических процессов формирования упорядоченных наноразмерных и микроуровневых материалов хемотроники

Созданные научные основы и закономерности электрохимического формирования упорядоченных наноразмерных и микроуровневых материалов хемотроники базируются на четком разграничении влияния механизма транспорта заряда лимитирующей стадии электрохимического процесса на стратификацию структуры поверхностных оксидных и металлических фаз электрода. Структурирование полупроводниковых фаз руководствуется отношением градиентов электрического поля и носителей заряда в жидкой и в твердой фазах. Наноуровневое структурирование требует контроля градиентами в полупроводниковой фазе и имеет обратную связь со стадией переноса заряда через границу раздела электрод-электролит. Микроуровневое структурирование требует контроля градиентами в растворе и регулирует массообмен в 3D-электродах. Направление роста твердой фазы соответствует преобладающему вектору электрического поля, нивелировать тангенциальные искажения которого можно лишь при величинах градиентов, достижимых импульсным режимом. Гарантировать контроль транспортом зарядов в полупроводнике можно в высокочастотном импульсно-реверсном режиме, поскольку на частоте от 10 кГц нивелируется влияние переноса на границе полупроводник-раствор и в растворе. А при частотах около 100 кГц достигается критическое отставание перестройки градиента стехиометрии диоксида титана от градиента электрического поля, следствием чего является дробление и уплотнение полупроводниковой фазы. Из названных причин формирования металлических фаз заданного размера возможно только на микроуровне, а полупроводниковые структуры с характерным размером менее 10 нм невозможно сформировать методами электрохимии водных растворов. Созданные научные основы позволили теоретически обосновать новый метод защиты от коррозии электродов из вентильных металлов, предназначенных для замены благородных металлов в элементах хемотроники и системах катодной защиты, методы улучшения технических характеристик 3D- электродов газовых сенсоров. Впервые показана возможность создания электрохимических
диодов с одним или обоими титановыми электродами.