Введение 6
Глава 1. Металлические наночастицы: получение,
структура, применение и методы изучения 25
1.1. Синтез и области применения однокомпонентных
металлических наночастиц 25
1.2. Методы получения и области применения бинарных и
многокомпонентных наносплавов 38
1.3. Экспериментальные методы изучения структуры и
структурных превращений в металлических наночастицах 45
1.4. Подходы к классификации и теоретической интерпретации
стабильности наночастиц и наноструктурированных материалов 50
1.5. Атомистическое моделирование однокомпонентных
металлических наночастиц, бинарных и многокомпонентных
наносплавов 55
1.6. Заключение 68
Глава 2. Термодинамические подходы к прогнозированию
свойств однокомпонентных металлических наночастиц и их
стабильности/нестабильности 70
2.1. Прогнозирование размерной зависимости поверхностной
энергии металлических наночастиц 70
2.1.1. Размерная зависимость поверхностного натяжения в
температурном диапазоне от температуры плавления до
критической точки 70
2.1.2. Термодинамический подход к прогнозированию
размерной зависимости удельной свободной поверхностной
энергии малых кристаллов 80
3
2.1.3. Оценка коэффициента пропорциональности в формуле
Русанова для поверхностного натяжения на основе результатов
компьютерного моделирования наночастиц 88
2.1.4. Оценка коэффициента пропорциональности в формуле
Русанова для поверхностного натяжения по кинетике испарения
наночастиц и усадки вакансионных пор 93
2.2. Термодинамический подход к прогнозированию
стабильности металлических наночастиц 102
2.2.1. Вывод и анализ условия механической стабильности
наночастиц 102
2.2.2. Оценка влияния внешнего давления на стабильность
наночастиц 114
2.2.3. Размер металлических наночастиц как фактор их
стабильности 117
2.3. Термодинамическое прогнозирование закономерностей
плавления и затвердевания металлических наночастиц 121
2.4. Выводы к главе 2 139
Глава 3. Методы и подходы к атомистическому
моделированию металлических наночастиц 141
3.1. Проблема выбора силового поля 141
3.2. Алгоритмы и программы для молекулярно-динамического
моделирования 148
3.3. Метод Монте-Карло 154
3.4. Нахождение термодинамических характеристик
металлических наночастиц по результатам атомистического
моделирования 164
3.5. Методы идентификации структуры и структурных
превращений в наночастицах по результатам атомистического
моделирования 175
3.6. Обоснование целесообразности комплексного подхода к
4
атомистическому моделированию, сочетающему применение
методов молекулярной динамики и Монте-Карло 180
3.7. Выводы к главе 3 184
Глава 4. Изучение размерных зависимостей
термодинамических характеристик и закономерностей
структурных превращений в однокомпонентных
металлических наночастицах с использованием методов
атомистического моделирования 185
4.1. Размерные зависимости температур плавления и
кристаллизации 185
4.2. Размерные зависимости теплот плавления и кристаллизации 204
4.3. Размерные зависимости энтропий плавления и
кристаллизации 213
4.4. Закономерности структурной сегрегации в
однокомпонентных металлических наночастицах 228
4.5. Выводы к главе 4 232
Глава 5. Комплексный подход к атомистическому
моделированию структурных превращений в бинарных и
многокомпонентных металлических наночастицах 234
5.1. Изучение закономерностей сегрегации в бинарных
металлических наночастицах 234
5.1.1. Бинарные наносплавы с малым размерным
несоответствием атомов компонентов 235
5.1.2. Сегрегация в бинарных наносплавах с большим
размерным несоответствием атомов компонентов 238
5.1.3. О проблеме стабильности/нестабильности
биметаллических наночастиц 245
5
5.2. Коалесценция и спекание как способ синтеза бинарных
металлических наночастиц 254
5.2.1. Атомистическое моделирование 254
5.2.2. Сравнение результатов компьютерного моделирования с
экспериментальными данными 266
5.3. Атомистическое моделирование тернарных наносплавов 280
5.3.1. Методологические аспекты моделирования
многокомпонентных наночастиц на примере исследования
тернарной наносистемы Ti Al V 6 4 280
5.3.2. Результаты атомистического моделирования структурных
превращений в тернарном наносплаве TiAlV 285
5.4. Моделирование фазового перехода и структурных
превращений в четырехкомпонентной наносистеме
Au Cu Pd Pt −−− 292
5.5. Перспективы моделирования пятикомпонентных
наночастиц, включая высокоэнтропийные наносплавы 300
5.6. Выводы к главе 5 310
Выводы по диссертации 314
Список публикаций 318
Список цитируемой литературы 337
