Сайт об интересной и научно-технической информации
Пятница, 01.11.2024, 02:12
Меню сайта

Категории раздела
Новости наномира [203]
Новости материаловедения [90]
Влияние водорода на свойства сталей [9]
Водородная энергетика [28]
Новости образования [164]
Новости IT [580]
Сообщения о наиболее важных и интересных событиях [399]
Здоровье [247]
Разное [662]
новости науки и техники [588]
компьютерные игры [33]
программирование [6]
СЕКС SEX [73]
ВОДОРОД [34]
ПСИХОЛОГИЯ [61]
ЮМОР [6]
Это интересно [33]
Путешествия [20]
Сплавы [23]
Стали [0]
Кинокритика [3]
ТРИБОЛОГИЯ [3]
Разрушение материалов [0]
Чугуны [0]
Альтернативная энергетика [6]
Кинокритика [2]
Наука й техніка [1]
на український мові
Wissen [2]
Science and Development [42]
НОВОСТИ УКРАИНЫ [43]
МИРОВЫЕ НОВОСТИ [12]
АВТОМОБИЛЬНЫЕ НОВОСТИ [48]
МОДА [6]
СПОРТ, SPORT [28]
АРХИТЕКТУРА [1]
НЕВЕРОЯТНОЕ [0]
ИСТОРИЯ [1]
ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ [0]

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Форма входа

Поиск

Календарь

Архив записей

Реклама
  • Сайт Колесникова Валерия Александровича
  • Краснодонский факультет Инженерии и Менеджмента
  • FAQ по системе
  • Английский язык для всех
  • Форум по английскому языку

  • Главная » 2011 » Январь » 25 » Размерный эффект и вакансии в наноматериалах
    09:08
    Размерный эффект и вакансии в наноматериалах

    Размерный эффект и вакансии в наноматериалах

    Бельгийский физик Грегори Гисбьерс (Grégory Guisbiers) из Католического университета де Лувен (Université catholique de Louvain) в рамках физики твердого тела предложил новую модель, которая позволяет выполнить расчет влияния размерного эффекта на величину энергии и энтропии формирования вакансии и концентрацию вакансий в наноматериалах, с использованием top-down − подхода и классической термодинамики.

    Свойства материалов на наноуровне – механические, электрические, тепловые, оптические – часто значительно отличаются от свойств тех же материалов на макроуровне. В то время как наноструктурныенаноинженерные продукты появляются на рынке, исследователи пытаются понять 1) все аспекты свойств материалов на наноуровне, 2) как они могут быть изменены и 3) каким образом ими можно управлять. и

    Вакансии (так называемый дефект Шоттки) играют главную роль в передаче как электричества и тепла, так и в механическом поведении материалов. Вакансия − самый простой дефект, который может быть создан в материале – он отвечает отсутствию атома в узле кристаллической решетки.

    Для справки. Дефект Шоттки обусловлен переходом иона из узла на поверхность кристалла, в результате узел оказывается вакантным, образуется дырка. Обычно дефекты Френкеля возникают в том случае, когда размеры катионов и анионов значительно различаются, вследствие этого образуются заметные пространства между узлами. Если анионы и катионы имеют приблизительно одинаковые размеры, следует ожидать появления дефектов Шоттки.

    В новой теоретической работе Грегори Гисбьерса (Grégory Guisbiers) из Католического университета де Лувен (Бельгия, Université catholique de Louvain) выполнен расчет влияния размерного эффекта на величину энергии формирования вакансии, энтропию формирования вакансии и концентрацию вакансий в наноматериалах, с использованием top-down − подхода и классической термодинамики.

    Результаты его исследований будут опубликованы в статье «Дефекты Шоттки в наночастицах»: («Schottky defects in nanoparticles») журнала Физической Химии C (Journal of Physical Chemistry C ). Главным результатом работы Гисбьерса является предсказание следующей тенденции: концентрация вакансий увеличивается, с уменьшением размеров образца и увеличением температуры. Этот результат важен, потому что он помогает понять, как механические, электрические и тепловые свойства меняются на наноуровне. Модель рассматривает влияние размерного эффекта на энергию и энтропию формирования вакансии. Прежняя модель от Ци и др. («Модель различия площади поверхности для термодинамических свойств металлических нанокристаллов») рассматривала только влияние размерного эффекта на энергию формирования вакансии. Модель Гисбьерса делает еще один шаг вперед.

    «Чтобы понять процессы, происходящие в наноматериалах во время термообработки и механической деформации, следует рассмотреть влияние размерного эффекта на энергию и энтропию формирования вакансии», − объясняет Гисбьерс. «Новая модель объясняет, почему наноматериалы, видятся идеальными – это происходит из-за ограниченного числа атомов в частице (в общем случае, наночастицы имеют меньше чем один миллион атомов и, согласно теории, существует меньше чем 1 вакансия на один миллион атомов)».

    id19742_0.jpg Рис. 1. Концентрация вакансий для сферических наночастиц золота в зависимости от их размера и температуры. Концентрация вакансий резко увеличивается (до величины порядка10-3) для наночастиц небольших размеров (их радиус порядка 5 нм) и высоких температурах (T ~ 1000K). (Изображение: Грегори Гисбьерса).

    Эта модель может также объяснить, как дефекты, такие как вакансии, влияют на свойства материала. Новая модель позволяет вычислить концентрацию вакансий, энергию формирования вакансии и энтропию формирования вакансии для наночастицы.

    «Предсказание концентрации вакансий в наноструктурах важно, потому что это может объяснить механические, электрические и тепловые свойства, наблюдаемые в этих наноструктурах», − говорит Гисбьерс. «Действительно, присутствие вакансий в кристаллической решетке изменяет структуру решетки вокруг вакансий и затем приводит к уменьшению параметра решетки и "смягчению” решетки. Кроме того, твердость и прочность материала, как правило, увеличиваются с уменьшением размеров образца. Это явление известно как эффект Холла–Петча. Увеличение твердости материала при температуре значительно ниже температуры плавления происходит из-за сокращения масштабов поверхности и соответствующего увеличения роли поверхностного натяжения. Увеличение концентрации вакансий приводит к уменьшению электрической и теплопроводности из-за рассеивания электронов на вакансиях и смягчении решетки».

    Для справки. Закон Холла–Петча дает количественное описание роста предела текучести поликристаллического материала с уменьшением размера зерна. В основе этой зависимости лежат дислокационные механизмы пластической деформации: границы зерен тормозят движение дислокаций. Кроме поликристаллических материалов, данное соотношение применимо также для некоторых слоистых материалов. Важно отметить, что для наноматериалов с размером зерна порядка нескольких десятков нанометров этот закон в той или иной мере нарушается, и проявляется так называемый обратный эффект Холла–Петча (inverse Hall–Petch effect), механизмы которого в настоящее время недостаточно изучены.

    Последующие исследования Гисбьерса должны быть ориентированы на промежуточных дефектах и дислокациях. Цель состоит в том, чтобы выяснить, как эти дефекты могут влиять на свойства наноматерилов.

    Статья переведена и отредактирована Филипповым Ю.П.

    Пожалуйста, оцените статью:
    Ваша оценка: None Средняя: 4.5 (2 votes)
    Источник(и):

    1. nanowerk.com

    http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/razmernyi-effekt-vakansii-v-nanomaterialakh-0
    Категория: Новости наномира | Просмотров: 597 | Добавил: Professor | Рейтинг: 0.0/0
    Всего комментариев: 0
    Имя *:
    Email *:
    Код *:
    Copyright MyCorp © 2024
    Сделать бесплатный сайт с uCoz