Разработка технологических принципов создания требуемой формы и структуры нанокластеров ряда металлов и сплавов, полученных методом газофазного синтеза, с целью применения их в наноэлектронике и катализе

Объект исследования: нанокластеры ряда металлов. Цель работы: разработка экспериментально-теоретических основ получения наночастиц с устойчивым внутренним строением для ряда технических приложений. Метод проведения работы: компьютерное моделирование методом молекулярной динамики. С помощью метода молекулярной динамики проведено исследование влияния на температуру плавления металлических наночастиц дефектов структуры и связанной с ними избыточной энергией, примесей углерода и водорода, а также наличия оболочки из другого металла. Показано, что управлять точкой плавления металлических наночастиц можно не только путем варьирования размера наночастицы, но и путем изменения концентрации дефектов структуры, введения примесей и создания оболочки из другого металласо специально подобранными характеристиками. Повышение концентрации дефектов структуры, границ зерен, дислокаций, дисклинаций и т.д., приводит к снижению температуры плавления. Причем температура плавления наночастицы линейно уменьшается с ростом избыточной энергии, обусловленной наличием дефектов. При изучении влияния примесных атомов углерода и водорода выяснено, что их наличие также приводит к снижению точки плавления наночастиц, причем большее влияние на снижение температуры плавления наночастиц никеля оказывал углерод, имеющий больший, по сравнению с водородом, дилатационный эффект. Выяснено, что температурой плавления металлического ядра наночастицы можно управлять, подбирая материал оболочки. При близких значениях параметра решетки, но при относительно большей энергии связи металла оболочки, температура плавления ядра увеличивается, наоборот – снижается. По результатам анализа имеющихся экспериментальных данных и результатов проведенного компьютерного моделирования был сделан вывод о возможности управления внутренней структурой и формой Ag-Cu наночастиц. В частности, было показано, что в результате кристаллизации из расплава бинарных наночастиц Ag-Cu происходит захват достаточно устойчивых при комнатной температуре метастабильных состояний.