Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

К проблеме стабильности наноразмерных островковых пленок и протяженных пленок, наноразмерных по толщине

В.М. Самсонов, И.В. Талызин

ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.310

Краткое сообщение

Аннотация: Геометрическая нестабильность наноразмерных островковых пленок интерпретируется как проявление явления смачивания в твердом состоянии, а нестабильность сплошных пленок, наноразмерных по толщине, – как следствие десмачивания в твердом состоянии. С использованием молекулярно-динамического  эксперимента исследованы закономерности и механизмы растекания твердых наночастиц Pb по различным граням Cu при температуре, на 10 К ниже температуры плавления наночастиц выбранного размера (10 нм). Полученные в молекулярно-динамических экспериментах результаты сравниваются с экспериментальными данными, относящимися к микрочастицам Pb размером 5 - 10 мкм. Установлено, что в одной и той же системе «островок-подложка» могут одновременно наблюдаться оба явления: смачивания в твердом состоянии и десмачивания в твердом состоянии.

Ключевые слова: островковые пленки, сплошные пленки наноразмерной по толщины, смачивание в твердом состоянии, десмачивание в твердом состоянии, молекулярная динамика

  • Самсонов Владимир Михайлович – д.ф.-м.н., профессор кафедры общей физики ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Талызин Игорь Владимирович – к.ф.-м.н., научный сотрудник Управления научных исследований ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Самсонов, В.М. К проблеме стабильности наноразмерных островковых пленок и протяженных пленок, наноразмерных по толщине / В.М. Самсонов, И.В. Талызин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 310-318. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.310.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Samsonov, V.M. Melting temperature and binding energy of metal nanoparticles: size dependences, interrelation between them, and some correlations with structural stability of nanoclusters / V.M. Samsonov, S.A. Vasilyev, K.K. Nebyvalova, I.V. Talyzin, N.Y. Sdobnyakov, D.N. Sokolov, M.I. Alymov // Journal of Nanoparticle Research. – 2020. – V. 22. – I. 8. – Art. № 247. – 15 p. DOI: 10.1007/s11051-020-04923-6.
2. Самсонов, В.М. Об условиях термодинамической стабильности наночастиц / В.М. Самсонов, Н.Ю. Сдобняков // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2004. – № 2. – С. 73-78.
3. Samsonov, V.M. A thermodynamic approach to mechanical stability of nanosized particles / V.M. Samsonov, N.Yu. Sdobnyakov // Central European Journal of Physics. – 2003. – V. 1. – I. 2. – P. 344-354. DOI: 10.2478/BF02476301.
4. Андриевский, Р.А. Основы наноструктурного материаловедения. Возможности и проблемы / Р.А. Андриевский. – М.: Бином. Лаборатория знаний. 2019. – 252 c.
5. Самсонов, В.М. О механизмах коалесценции нанокапель и спекания твердых наночастиц / В.М. Самсонов, И.В. Талызин, С.А. Васильев, М.И. Алымов // Коллоидный журнал. – 2020. – Т. 82. – № 5. – С. 618-629. DOI: 10.31857/S0023291220050158.
6. Колосов, А.Ю. Моделирование процесса коалесценции наночастиц золота методом Монте-Карло / А.Ю. Колосов, Н.Ю. Сдобняков, П.В. Комаров и др. // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2012. – Вып. 4. – С. 129-142.
7. Гегузин, Я.Е. Диффузионный перенос массы в островковых пленках / Я.Е. Гегузин, Ю.С. Кагановский // Успехи физических наук. – 1978. – Т. 125. – Вып. 7. – С. 489-525. DOI: 0.3367/UFNr.0125.197807d.0489.
8. Трусов, Л.И. Островковые металлические пленки / Л.И. Трусов, В.А. Холмянский. – М.: Металлургия, 1973. – 321 с.
9. Medeiros-Ribeiro, G. Shape transition of germanium nanocrystals on a silicon (001) surface from pyramids to domes / G. Medeiros-Ribeiro, A.M. Bratkovski, T.I. Kamins, D.A.A. Ohlberg, R.S. Williams // Science. – V. 279. – I. 5349. – P. 353-355. DOI: 10.1126/science.279.5349.353.
10. Самсонов, В.М. О реологическом поведении наночастиц в силовом поле твердой поверхности: нанотехнологические аспекты / В.М. Самсонов, А.Г. Бембель, Т.Е. Самсонов, И.В. Попов, С.А. Васильев // Российские нанотехнологии. – 2016. – Т. 11. – № 9-10. – С. 38-44.
11. Samsonov, V.M. Solid-state wetting at the nanoscale: molecular dynamics and surface
diffusion approach / V.M. Samsonov, A.G. Bembel, I.V. Popov, S.A. Vasilyev, I.V. Talyzin // Surface Innovations. – 2017. – V. 5. – I. 3. – P. 161-169. DOI: 10.1680/jsuin.17.00015.
12. Kuczynski, G.C. Self-Diffusion in sintering of metallic particles / G.C. Kuczynski // The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. – 1949. – V. 185. – I. 2. – P. 169-178. DOI: 10.1007/BF03398090.
13. Missaen, J.M. Solid state spreading in the Cu Cu / system / J.M. Missaen, R. Voytovych, B. Gilles, N. Eustathopoulos // Journal of Materials Science. – 2005. – V. 40. – I. 9-10. – P. 2377-2381. DOI: 10.1007/s10853-005-1962-3.
14. Rao, G. A Determination of interfacial energy and interfacial composition in Cu–Pb and Cu–Pb–X alloys by solid state wetting measurements / G. Rao, D.B. Zhang, P. Wynblatt // Acta Metallurgica et Materialia. – 1993. – V. 41. – I. 11. – P. 3331-3340. DOI: 10.1016/0956-7151(93)90062-W.
15. Чирков, А.В. Молекулярно-динамический анализ смачивания поверхности меди твердыми наночастицами свинца / А.В. Чирков, В.М. Самсонов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2017. – Вып. 9. – С. 510-517. DOI: 10.26456/pcascnn/2017.9.510.
16. Webb III, E.B. Precursor film controlled wetting of Pb on Cu / E.B. Webb III, G.S. Grest, D.R. Heine // Physical Review Letters. – 2003. – V. 91. – I. 23. – P. 236102-1-236102-4. DOI: 10.1103/PhysRevLett.91.236102.
17. Timoshenko, V. Anisotropy of wetting and spreading in binary Cu–Pb metallic system: experimental facts and md modeling / V. Timoshenko, V.E. Bochenkov, V. Traskine, . Protsenko // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2012. – V. 21. – I. 5. – P. 575-584. DOI: 10.1007/s11665-012-0184-5.
18. Hoyt, J.J. An embedded atom method interatomic potential for the Cu–Pb system / J.J. Hoyt, J.W. Garvin, E.B. Webb III, M. Asta // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. – 2003. – V. 11. – I. 3. – P. 287-299. DOI: 10.1088/0965- 0393/11/3/302.
19. Thompson, C.V. Solid-state dewetting of thin films / C.V. Thompson // Annual Review of Materials Research. – 2012. – V. 42. – P. 399-434. DOI: 10.1146/annurev-matsci-070511- 155048.