СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦАХ Ni—Ag С ЯНУС-СТРУКТУРОЙ
- Авторы: Сдобняков Н.Ю.1, Соколов Д.Н.1, Богданов С.С.1, Колосов А.Ю.1, Савина К.Г.1, Базулев А.Н.1, Непша Н.И.1
-
Учреждения:
- Тверской государственный университет
- Выпуск: № 5 (2025)
- Страницы: 106-115
- Раздел: Статьи
- URL: https://ogarev-online.ru/1028-0960/article/view/356818
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034573125050131
- ID: 356818
Цитировать
Аннотация
Исследованы структурные превращения в биметаллических частицах Ni—Ag размером 5 нм после цикла последовательных фазовых переходов, отвечающих плавлению и кристаллизации. Начальная конфигурация биметаллических наночастиц Ni—Ag соответствовала Янус-структуре. В качестве метода моделирования термоиндуцированного воздействия использовали два альтернативных метода — метод молекулярной динамики и метод Монте-Карло. В качестве потенциала межмолекулярного взаимодействия использовали потенциал сильной связи. Показано, что для биметаллических наночастиц Ni—Ag характерна поверхностная сегрегация атомов Ag, выявлены особенности сегрегационного поведения атомов Ag при их различных концентрациях. Полученные закономерности сравнили с экспериментальными результатами для наночастиц Ni—9 мас. % Ag, синтезированных методом электровзрыва проволок, для которого характерно формирование частиц со структурой “ядро—оболочка”. На основе анализа калорических кривых потенциальной части удельной внутренней энергии выявлен гистерезис: температуры плавления и кристаллизации не совпадают друг с другом, что позволяет оценить температуры начала и завершения соответствующего фазового перехода, а также определить интервалы термической стабильности. Кроме того, установлено, что с ростом числа атомов никеля в составе частиц ширина гистерезиса температур плавления и кристаллизации увеличивается.
Об авторах
Н. Ю. Сдобняков
Тверской государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: nsdobnyakov@mail.ru
Тверь, Россия
Д. Н. Соколов
Тверской государственный университет
Email: nsdobnyakov@mail.ru
Тверь, Россия
С. С. Богданов
Тверской государственный университет
Email: nsdobnyakov@mail.ru
Тверь, Россия
А. Ю. Колосов
Тверской государственный университет
Email: nsdobnyakov@mail.ru
Тверь, Россия
К. Г. Савина
Тверской государственный университет
Email: nsdobnyakov@mail.ru
Тверь, Россия
А. Н. Базулев
Тверской государственный университет
Email: nsdobnyakov@mail.ru
Тверь, Россия
Н. И. Непша
Тверской государственный университет
Email: nsdobnyakov@mail.ru
Тверь, Россия
Список литературы
- Guisbiers G., Khand S., Ruiz-Zepeda F., De la Puentea J.R., José-Yacamana M. // Nanoscale. 2014. V. 6. I. 24. P. 14630. https://www.doi.org/10.1039/C4NR05739B
- Delogu F. // Acta Mater. 2014. V. 66. P. 388. https://www.doi.org/10.1016/j.actamat.2013.11.028 https://www.doi.org/10.1134/S0036024417120068
- Lee C.-C., Chen D.-H. // Nanotechnology. 2006. V. 17. Iss. 13. P. 3094. https://www.doi.org/10.1088/0957-4484/17/13/002
- Gorbachevsky M.V., Kopitsyn D.S., Tiunov I.A., Kotelev M.S., Vinokurov V.A., Novikov A.A. // Russ. J. Phys. Chem. 2017. V. 91. Iss. 1. P. 141. https://www.doi.org/10.1134/S0036024417010071
- Wang L., Kang F., Shi G., Jin C., Li H., Liu H., Yao B. // Russ. J. Phys. Chem. 2018. V. 92. Iss. 4. P. 778. https://www.doi.org/10.1134/S0036024418040167
- Lixin X., Xinhua H., Xiaobo K., Zhao H., Sun M., Chen X. // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2010. V. 367. Iss. 1–3. P. 96. https://www.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.06.020
- Cui Z.-X., Zhao M.-Z., Lai W.-P., Xue Y.-Q. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. Iss. 46. P. 22796. https://www.doi.org/10.1021/jp2067364
- Ferrando R., Fortunelli A., Rossi G. // Phys. Rev. B. 2005. V. 72. Iss. 8. P. 085449. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.72.085449
- Samsonov V.M., Talyzin I.V., Kartoshkin A.Yu., Vasilyev S.A. // Appl. Nanosci. 2019. V. 9. Iss. 1. P. 119. https://www.doi.org/10.1007/s13204-018-0895-5
- Samsonov V.M., Bembel A.G., Kartoshkin A.Yu., Vasilyev S.A., Talyzin I.V. // Therm. Anal. Calorim. 2018. V. 133. Iss. 2. P. 1207. https://www.doi.org/10.1007/s10973-018-7245-4
- Tabatabaei S., Sadmerchad S.K. // Bull. Mater. Sci. 2014. V. 37. Iss. 6. P. 1447. https://www.doi.org/10.1007/s12034-014-0095-1
- Eom N., Messing M.E., Johansson J., Deppert K. // ACS Nano. 2021. V. 15. Iss. 5. P. 8883. https://www.doi.org/10.1021/acsnano.1c01500
- Богданов С.С., Сдобняков Н.Ю. Закономерности структурообразования в бинарных наночастицах ГЦК металлов при термическом воздействии: атомистическое моделирование. Тверь: Изд-во ТвГУ, 2023. 144 с. https://www.doi.org/10.26456/bs.2023.144
- Сдобняков Н.Ю., Колосов А.Ю., Соколов Д.Н., Савина К.Г., Базулев А.Н., Вересов С.А., Серов С.В. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2023. Вып. 15. С. 589. https://www.doi.org/10.26456/pcascnn/2023.15.589
- Sobol N.Y., Khort A., Myasnichenko V., Podbolotov K., Romanovskaja E., Kolosov A., Sokolov D., Romanovski V. // Comput. Mater. Sci. 2020. V. 184. P. 109936. 12 p. https://www.doi.org/10.1016/j.commatsci.2020.109936
- Myasnichenko V., Sobol N.Y., Kirilov L., Mikhov R., Fidanova S. Monte Carlo approach for modeling and optimization of one-dimensional bimetallic nanostructures. // Lecture Notes in Computer Science. Conference paper: International Conference on Numerical Methods and Applications, 20–24 August 2018. Borovets, Bulgaria. 2019. V. 11189. P. 133. https://www.doi.org/10.1007/978-3-030-10692-8_15
- Myasnichenko V., Sobol N.Y., Kirilov L., Mikhov R., Fidanova S. Structural instability of gold and bimetallic nanowires using Monte Carlo simulation. // Recent Advances in Computational Optimization. Studies in Computational Intelligence. V. 838. / Ed. Fidanova S. Cham: Springer, 2020. P. 133. https://www.doi.org/10.1007/978-3-030-22723-4_9
- Viswanathan V., Wang F., Pitsch H. // Comput. Sci. Eng. 2012. V. 14. Iss. 2. P. 60. https://www.doi.org/10.1109/MCSE.2011.40
- Arif I., Agrahari G., Gautam A.K., Chatterjee A. // Surf. Sci. 2020. V. 691. P. 121503. https://www.doi.org/10.1016/j.susc.2019.121503
- Breyton G., Amara H., Nelayah J., Creuz J., Guesmi H., Alloyeau D., Wang G., Ricouleau C. // Phys. Rev. Lett. 2023. V. 130. P. 236201. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.236201
- Lu X.-Z., Shao G.-F., Xu L.-Y., Liu T.-D., Wen Y.-H. // Chin. Phys. B. 2016. № 5. P. 053601. https://www.doi.org/10.1088/1674-1056/25/5/053601
- Metropolis N., Ulam S. // J. Am. Stat. Assoc. 1949. V. 44. I. 247. P. 335–341. https://www.doi.org/10.1080/01621459.1949.10483310
- Самсонов В.М., Сдобняков Н.Ю., Татьянин Н.В. // Поверхность. Рентген. синхротр. и нейтрон. исслед. 2019. № 12. С. 31. https://www.doi.org/10.1134/S1028096019120264
- Suliz K.V., Kolosov A.Yu., Myasnichenko V.S., Nepsha N.I., N.Yu. Sdobnyakov N.Yu., Pervikov A.V. // Adv. Powder Technol. 2022. V. 33. Iss. 3. P. 103518. https://www.doi.org/10.1016/j.apt.2022.103518
- Stukowski A. // Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 2010. V. 18. Iss. 1. P. 015012. https://www.doi.org/10.1088/0965-0393/18/1/015012
- Zhou L.-L., Pan J.-M., Lang L., Tian Z.-A., Mo Y.-F., Dong K.-J. // RSC Adv. 2021. V. 11. P. 39829. https://www.doi.org/10.1039/D1RA06777J
- Samsonov V.M., Talyzin I.V., Samsonov M.V. // Tech. Phys. 2016. V. 61. P. 946. https://www.doi.org/10.1134/S1063784216060207
- Cleri F., Rosato V. // Phys. Rev. B. 1993. V. 48. Iss. 1. P. 22. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.48.22
- Gupta R.P. // Phys. Rev. B. 1981. V. 23. Iss. 12. P. 6265. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.23.6265
- Chamati H., Papanicolaou N.I. // J. Phys. Condens. Matter. 2004. V. 16. Iss. 46. P. 8399. https://www.doi.org/10.1088/0953-8984/16/46/025
- Guevara J., Llois A.M., Weissmann M. // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. Iss. 15. P. 11509. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.52.11509
- Сдобняков Н.Ю., Соколов Д.Н. Изучение термодинамических и структурных характеристик наночастиц металлов в процессах плавления и кристаллизации: теория и компьютерное моделирование. Монография. Тверь: Изд-во ТвГУ, 2018. 176 с.
- Romanovski V., Sdobnyakov N., Kolosov A., Savina K., Nepsha N., Moskovskikh D., Dobryden I., Zhang Z., Beletskii E., Romanovskaia E. // Nano-Struct. Nano-Objects. 2024. V. 40. Art. № 101377. 10 p. https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2024.101377
- Sdobnyakov N.Yu., Samsonov V.M., Myasnichenko V.S., Ershov P.M., Bazulev A.N., Vereev S.A., Bogdanov S.S., Savina K.G. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2052. Art. № 012038. 4 p. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/2052/1/012038.
- Вересов С.А., Савина К.Г., Веселов А.Д. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2022. Вып. 14. С. 371. https://www.doi.org/10.26456/pcascnn/2022.14.371
- Goyhenex G. // Surf. Sci. 2012. V. 606. Iss. 3–4, P. 325. https://www.doi.org/10.1016/j.susc.2011.10.014
- Paz-Borbon L.O. Computational studies of transition metal nanoalloys. Berlin: Springer-Verlag, 2011. 156 p. https://www.doi.org/10.1007/978-3-642-18012-5
- Samsonov V.M., Romanov A.A., Talyzin I.V., Zhigunov D.V., Pulrov V.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2024. V. 88. P. 739–744. https://www.doi.org/10.1134/S1062873824706512
- Gafner Y., Gafner S., Redel L., Poletaev G. // J. Nanopart. Res. 2023. V. 25. P. 205. https://www.doi.org/10.1007/s11051-023-05850-y
- Bogdanov S., Samsonov V., Sdobnyakov N., Myasnichenko V., Talyzin I., Savina K., Romanovski V., Kolosov A. // J. Mater. Sci. 2022. V. 57. P. 13467. https://www.doi.org/10.1007/s10853-022-07476-2
- Fang T.-H., Wu C.-D., Chang W.-J., Chi S.-S. // Appl. Surf. Sci. 2009. V. 255. Iss. 11. P. 6043. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.01.069
- Сдобняков Н.Ю., Колосов А.Ю., Богданов С.С. Моделирование процессов коалесценции и спекания в моно- и биметаллических наносистемах. Монография. Тверь: Изд-во ТвГУ, 2021. 168 с.
- Романовский В.И., Колосов А.Ю., Хорт А.А., Мясниченко В.С., Подболотов К.Б., Савина К.Г., Соколов Д.Н., Романовская Е.В., Сдобняков Н.Ю. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2020. Вып. 12. С. 293. https://www.doi.org/10.26456/pcascnn/2020.12.293
- Samsonov V.M., Sdobnyakov N.Yu., Myasnichenko V.S., Talyzin I.V., Kulagin V.V., Vasilyev S.A., Bembel A.G., Kartoshkin A.Yu., Sokolov D.N. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2018. V. 12. № 6. P. 1206. https://www.doi.org/10.1134/S1027451018050671
- Ferrando R. // J. Phys. Condens. Matter. 2015. V. 27. № 1. P. 013003. https://www.doi.org/10.1088/0953-8984/27/1/013003
- Sdobnyakov N.Yu., Sokolov D.N., Samsonov V.M., Komarov P.V. // Russ. Metall. (Met.). 2012. № 3. P. 209. https://www.doi.org/10.1134/S0036029512030111
- Первиков А.В., Хрусталев А.П., Бакина О.В., Ворожцов А.Б., Лернер М.И. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2019. Т. 62. № 8. С. 183. https://www.doi.org/10.17223/00213411/62/8/183
- Шарипова А.Ф., Бакина О.В., Ложкомоев А.С., Глазкова Е.А., Первиков А.В., Сваровская Н.В., Лернер М.И., Псахье С.Г., Готман И., Гутманас Э. // Физ. и хим. обраб. матер. 2018. № 6. С. 60. https://www.doi.org/10.30791/0015-3214-2018-6-60-68
Дополнительные файлы


