ПРЕДИСЛОВИЕ
В последние годы исследование субмикронных, нано- и кластерных
материалов получило быстрое развитие благодаря существующим и/или
потенциальным применениям во многих технологических областях, таких
как электроника, катализ, магнитное сохранение данных, структурные
компоненты и т.п.
Субмикронные и нанокристаллические металлические и керамиче-
ские материалы в настоящее время широко применяются в качестве кон-
струкционных элементов и функциональных слоев в современных микро-
электронных устройствах, деталях авиакосмической техники, в качестве
твердых износостойких покрытий обрабатывающей промышленности.
Чтобы удовлетворить технологические требования в указанных областях,
размер структурных элементов необходимо уменьшить до субмикронного
или нанометрового масштаба. При уменьшении размера структурного
элемента до нанометрового диапазона материалы демонстрируют отлич-
ные от массивного
новые физико-механические свойства. Изучение нано-
размерных структур (наноструктур) относится к направлению нанотех-
нологии. Важными составляющими этого научно-технического направле-
ния являются разработка и изучение наноструктурных материалов (далее
– наноматериалов), исследование свойств полученных наноструктур в
различных условиях. По размерной шкале материалы, имеющие размер
зерна от ~ 0,3 до 0,04 мкм, относятся к
субмикрокристаллическим [1 – 18].
Материалы, состоящие из структурных единиц меньших, чем указаны
выше, относятся к наноматериалам.
Под наноматериалами (нанокристаллическими, нанокомпозитными,
нанофазными и т.д.) принято понимать материалы, структурные элементы
(зерна, кристаллиты, волокна, слои, поры) которых не превышают нано-
технологической границы – 100 нм (1 нм = 10
–9
м), по крайней мере, в
одном пространственном направлении. Сами наноматериалы по разме-
рам структурных единиц и числу атомов в них условно делятся на нанок-
ластеры и нанокристаллы.
Нанокластеры, в свою очередь, делятся на малые (с числом атомов 3
– 12, 100% поверхностных атомов, без внутренних слоев), большие (с чис-
лом атомов 13 – 150, 92 – 63 % поверхностных атомов
, 1 – 3 внутренних
слоя), гигантские нанокластеры (с числом атомов 151 – 22000, 63 – 15 %
поверхностных атомов, 4 – 18 внутренних слоя). Условно верхняя граница
кластера соответствует такому числу атомов, при котором добавление еще
одного атома уже не меняет физико-химические свойства кластеров. Как
показали теоретические расчеты, подтвержденные экспериментальными
исследованиями, для кластеров, содержащих менее 300 атомов, наиболее
стабильной должна быть икосаэдрическая форма.
Увеличение числа ато-
5