Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
физико-математических наук: 01.04.07 – физика конденсированного
состояния. — Хакасский государственный университет им. Н.Ф.
Катанова. — Барнаул, 2011. — 40 с.
Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор
Бардаханов С.П.
Цель диссертационной работы заключается в
определении условий образования кластеров некоторых ГЦК металлов
(Ni, Cu) с фиксированным размером и формой, а также разработка
основ управления процессами формирования их структуры. Для этого
было проведено моделирование методом молекулярной динамики с
использованием потенциала сильной связи различных экспериментальных
методик формирования таких нанокластеров для определения
зависимости структуры и формы синтезированных частиц от параметров
процесса, и выявления возможности ее целенаправленного
изменения.
Научная новизна работы состоит во впервые проведенном систематическом исследовании процессов, управляющих формированием кластеров никеля при конденсации из газовой среды. Известно, что для производства наночастиц используется довольно много методик, но проблема подготовки кластеров с определенным размером, формой, структурой и физическими свойствами до сих пор не решена. Некоторые из методов производства наночастиц поддаются непосредственному компьютерному моделированию и, в частности, синтез нанокластеров из газовой фазы способом конденсации. Несмотря на принципиальную возможность, работ по компьютерному анализу такого синтеза известно очень мало, что связано со сложностью происходящих процессов. В работе используется собственная методика компьютерной имитации процессов организации нанокластеров из высокотемпературной газовой среды, позволяющая с большой степенью достоверности прогнозировать возможные результаты синтеза. Также в представляемой диссертационной работе впервые осуществлен МД анализ влияния ряда внешних факторов на стабильность формы и структуры нанокластеров Ni и Cu с диаметром от 1,38 до 6,08 нм. Впервые рассчитаны некоторые термодинамические величины данных кластеров, проведено систематическое сравнение результатов имитации различных экспериментальных методик обработки нанокластеров и определен диапазон возможных рабочих температур устройств построенных на основе имитируемых кластеров.
Практическая ценность работы заключается в существенном развитии представлений об особенностях синтеза наночастиц Ni из газовой фазы. Так же ценность работы состоит в значительном расширении представлений об особенностях формирования структурных конфигураций нанокластров никеля и меди, а также влияния температуры и скорости охлаждения на процессы образования кластерной структуры. До сих пор не известен ни один экспериментальный метод, который позволял бы контролировать изменения структуры кластера. На базисе проведенного в диссертационной работе моделирования впервые определены некоторые условия прямого эксперимента по производству наночастиц с фиксированным размером, формой и структурой и, следовательно, с определенными физическими свойствами. Найденные зависимости могут быть использованы при разработке различных технических наноустройств следующего поколения (газовосприимчивых сенсоров, магнитных наноматериалов) и при катализе некоторых химических реакций.
Научная новизна работы состоит во впервые проведенном систематическом исследовании процессов, управляющих формированием кластеров никеля при конденсации из газовой среды. Известно, что для производства наночастиц используется довольно много методик, но проблема подготовки кластеров с определенным размером, формой, структурой и физическими свойствами до сих пор не решена. Некоторые из методов производства наночастиц поддаются непосредственному компьютерному моделированию и, в частности, синтез нанокластеров из газовой фазы способом конденсации. Несмотря на принципиальную возможность, работ по компьютерному анализу такого синтеза известно очень мало, что связано со сложностью происходящих процессов. В работе используется собственная методика компьютерной имитации процессов организации нанокластеров из высокотемпературной газовой среды, позволяющая с большой степенью достоверности прогнозировать возможные результаты синтеза. Также в представляемой диссертационной работе впервые осуществлен МД анализ влияния ряда внешних факторов на стабильность формы и структуры нанокластеров Ni и Cu с диаметром от 1,38 до 6,08 нм. Впервые рассчитаны некоторые термодинамические величины данных кластеров, проведено систематическое сравнение результатов имитации различных экспериментальных методик обработки нанокластеров и определен диапазон возможных рабочих температур устройств построенных на основе имитируемых кластеров.
Практическая ценность работы заключается в существенном развитии представлений об особенностях синтеза наночастиц Ni из газовой фазы. Так же ценность работы состоит в значительном расширении представлений об особенностях формирования структурных конфигураций нанокластров никеля и меди, а также влияния температуры и скорости охлаждения на процессы образования кластерной структуры. До сих пор не известен ни один экспериментальный метод, который позволял бы контролировать изменения структуры кластера. На базисе проведенного в диссертационной работе моделирования впервые определены некоторые условия прямого эксперимента по производству наночастиц с фиксированным размером, формой и структурой и, следовательно, с определенными физическими свойствами. Найденные зависимости могут быть использованы при разработке различных технических наноустройств следующего поколения (газовосприимчивых сенсоров, магнитных наноматериалов) и при катализе некоторых химических реакций.