Межфазные характеристики металлических нанокристаллов и тонких пленок на границах с вакуумом, расплавом и полярной органической жидкостью

Abstract

Цель работы состоит в разработке обобщенного электронно-статистического метода определения многопараметрической зависимости межфазной энергий (МЭ) d- и f-металлов и сплавов на разных границах и ориентационной и температурной зависимостей работы выхода (РВЭ); разработке экспериментального метода определения анизотропии МЭ и эффективного контактного угла в системе металлическая частица-подложка. Научная новизна основных результатов заключается в следующем: в области фундаментальных исследований развита теория Френкеля-Гамбоша-Задумкина поверхностной энергии (ПЭ) макрокристаллов s-металлов с учетом осцилляционного, дисперсионного, поляризационного и температурного вкладов, что расширило области применимости теории МЭ к тонким пленкам и наночастицам d- и f-металлов на разных границах; впервые получены многопараметрические зависимости ПЭ тонких пленок и макрокристаллов сплавов d- и f-металлов от ориентации граней, концентрации компонентов, температуры, степени одноосной деформации; предложен новый полуэмпирический метод расчета энергии связи кристаллов сплавов переходных металлов; получены выражения и проведены исследования МЭ граней наночастиц сплавов d- и f-металлов на границе с расплавами при изменении размеров фаз и температуры; получено выражение для поляризационного вклада в МЭ граней металлических нанообъектов на границе с полярным диэлектриком. Исследована зависимость МЭ кобальта от размеров твердой и жидкой фаз; получена аналитическая связь между ПЭ и РВЭ, позволяющая корректно оценить ориентационную и температурную зависимости РВЭ полиморфных фаз d- и f-металлов; разработан экспериментальный метод исследования анизотропии МЭ и эффективного контактного угла на границе частица-подложка с помощью АСМ. Разработанная теория может применяться для оптимизации технологии получения металлических наночастиц в неводных средах, для построения фазовых диаграмм наносистем, учета процессов адсорбции в сплавах. Предложенный экспериментальный метод исследования анизотропии МЭ и смачивания твердых систем универсален.