Термическая стабильность интерфейсной структуры металлов с графеном и силиценом

Э.Д. Курбанова1, В.А. Полухин1,2, И.В. Чепкасов3
1Институт металлургии УрО РАН
2Институт материаловедения и металлургии УрФУ
3Хакасский государственный университет
Аннотация
На основе компьютерного моделирования термической эволюции 2D и 3D нанокластеров металлов. Выявлены особенности зарождения и активации кинетических процессов, определяющих температуры начала структурных трансформаций и потери термической устойчивости функциональных элементов, происходящих в двумерных системах металлических нанокластеров и пленок переходных металлов, размещенных на графеновых и силиценовых подложках и образующих с ними в результате контакта специфическую поверхность раздела (интерфейс) с разными по величине энергиями связи. В представленной статье обобщены результаты молекулярно-динамического моделирования, выполненного с применением многочастичных потенциалов, проведен анализ термоактивированных процессов релаксации, диффузии и формирования интерфейсных структур металл / графен и металл / силицен (Me: Ag, Ni, Al), их разупорядочения и раз-рушении, как аналога плавления в низкоразмерных системах. Для всех рассмотренных систем Ме/G рассчитанные по среднеквадратичным смещениям компоненты диффузии в интерфейсных плоскостях X–Y и нормали вдоль оси Z по-разному зависели от температуры нагрева, отражая разный характер изменения электронной структуры, естественно, энергии адгезии и типа сорбции в интерфейсах. Для интерфейсов с физической адсорбцией изменение диффузионной активности отличалось плавностью с заметным ростом в области ∼1000 K, а для Al/G/Al (с двойным покрытием) в области ~1800 K, но разной степенью немонотонности. В то же время для хемосорбционных интерфейсов, сформированных при гибридизации πz–dz - орбиталей, медленный рост на начальных этапах нагрева уже в области высоких температур (∼2000 K) менялся резким увеличением обеих компонент коэффициентов диффузии.
Получена: 10 декабря 2015   Исправлена: 12 февраля 2016   Принята: 20 февраля 2016
Просмотры: 99   Загрузки: 40
Ссылки
1.
V.A. Polukhin, N.A. Vatolin. Rus. Chem. Rev. 84, 5 (2015).
2.
L. Meng, Q. Sun Q, J. Wang, F.J. Ding. J. Phys. Chem. 116 (2012).
3.
A. Fleurence, R. Friedlein, T. Ozaki, H. Kawai, Y. Wang, Y. Yamada-Takamura. Phys. Rev. Lett. 2 (2012).
4.
I.V. Chepkasov, Yu Ya Gafner, S.L. Gafner and S.P. Bardakhanov. Bull. Mater. Sci. 38, 3 (2015).
5.
I.V. Chepkasov, Yu.Ya. Gafner, S.L. Gafner. Journal of Aerosol Science 91 (2016).
6.
P. Vogt, P. De Padova, C. Quaresima, et al. Phys. Rev. Lett. 108 (2012).
7.
Г.А. Мансури Принципы нанотехнологии. Исследование конденсированных веществ малых систем на молекулярном уровне. М.: Научный мир. 2008. 320с.
8.
A.Ye.Galashev, V.A.Polukhin. In Computer Investigation of the Stability and Structure of Si and SiO2 Nanoparticles. Nova Science Publishers. New York. (2012) 130р.
9.
M.E. Davila, L. Xian, S. Cahangirov. New J. Phys. 16 (2014).
10.
A.E. Galashev, V.A. Polukhin, I.A. Izmodenov et al. Glass. Phys.Chem. 33, 1 (2007).
11.
A.E. Galashev, V.A. Polukhin et al. Glass. Phys.Chem. 32 (2006).
12.
V.A. Polukhin, N.A. Vatolin. Rasplavy. 3 (1998)
13.
V.A. Polukhin, E.A. Kibanova. Russ. J. Phys. Chem. 73, 3 (1999).
14.
R. Quhe, Y. Yaun, J. Zheng et al. Sci. Rep. 6 (2012).
15.
J. Gao, J. Zhao. Sci. Rep. 2 (2012).
16.
В.А. Полухин, Н.С. Митрофанова, Э.Д. Курбанова. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, 6 (2014).
17.
J.Y. Chen, A. Kutana, C.P. Collier, K.P. Giapis. Science. 310 (2005).
18.
V.A. Polukhin, E.D. Kurbanova. J.Phys. Chem. A. 89, 3 (2015).
19.
D. Hsieh, D. Qian, L. Wray et al. Nature. 452 (2008).
20.
Y. Xu, B.Yan, H.-J. Zhang, J. Wang, G. Xu. Phys. Rev. Letttrs. (FilmsPRL). 111, 10 (2013).
21.
V. A. Polukhin, E. D. Kurbanova, A. E. Galashev Russian Metallurgy (Metally). 2012, 8 (2012).
22.
V. A. Polukhin, E. D. Kurbanova, A. E. Galashev Russian Metallurgy (Metally). 2014, 8 (2014).
23.
Э.Д. Курбанова, В.А. Полухин, Н.С. Митрофанова, Л.К. Ригмант. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, 7 (2015)