Разработка новых технологических принципов создания газовых сенсоров на основе металло-оксидных нанопорошков

Объект исследования: нанокластеры ряда ГЦК металлов. Цель работы: разработка экспериментально-теоретических основ получения наноматериалов с новыми физико-механическими свойствами из нанодисперсных порошков металлов. Метод проведения работы: компьютерное моделирование методом молекулярной динамики с использованием потенциалов сильной связи. В настоящее время биметаллические наночастицы стали широко использоваться в самых разных областях нанотехнологий, но основной сферой их применения все же является катализ химических реакций. Однако вскоре стало понятно, что каталитическая активность наносплавов очень сильно зависит от их размера, химической композиции и формы. Поэтому очень остро встал вопрос контроля процессов синтеза биметаллических наночастиц с целью получения частиц нужного размера, пространственного строения и требуемого химического состава. Синтез исследуемых нами Cu-Au наночастиц может происходить с помощью либо химических, либо физических методик, каждая из которых имеет свои недостатки. Так при химическом синтезе очень трудно добиться необходимого целевого химического состава наночастиц, но можно достаточно хорошо стабилизировать их размер. В свою очередь физические методы синтеза в основном позволяют выдержать требуемую химическую композицию, но размер получаемых частиц варьируется в очень широких пределах. С целью разрешения данного противоречия нами было исследовано методом компьютерного моделирования формирование наночастиц Cu-Au разной химической композиции из газовой среды для того, чтобы выяснить влияние концентрации атомов золота на размер и реальный химический состав образованных биметаллических наночастиц. За основу модели была выбрана экспериментальная установка, находящаяся в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (г. Новосибирск). Для вычисления сил межатомного взаимодействия использовались модифицированные потенциалы TB-SMA с фиксированным радиусом обрезания. Начальной точкой процесса конденсации наночастиц из высокотемпературной газовой фазы была конфигурация, содержащая суммарно 90124 атомов Cu и Au, распределенных в простой кубической решетке с параметром решетки в 30  аВ, где аВ – радиус Бора.