Учёные Тверского государственного университета разработали подход к управлению составом и внутренней структурой наночастиц в многокомпонентных сплавах на основе Ni–Cu–Fe–Co. Как сообщили в пресс‑службе ТвГУ, это позволяет создавать наносплавы с заранее заданными характеристиками для использования в электронике, медицине, сенсорике, а также в авиационной и космической технике.
Исследование было направлено на то, чтобы проследить распределение атомов никеля, меди, железа и кобальта внутри частиц, оценить влияние нагрева и охлаждения и установить зависимость устойчивости от размера. Рассматривались наночастицы размером 10–30 нм, содержащие от 2 до 10 тыс. атомов.
Комбинируя рентгеноструктурный анализ и электронную микроскопию с элементным анализом с расчётами методом молекулярной динамики и Монте‑Карло, учёные пришли к выводу, что частицы в основном имеют гранецентрированную кубическую решётку с примесью hcp‑фазы. При этом формируется устойчивая структура «ядро–оболочка»: медь концентрируется у поверхности (до 25–30 %), никель и железо образуют ядро, кобальт распределён между центральной и приповерхностной зонами.
Моделирование показало, что при увеличении размера наночастиц повышается температура плавления и снижается поверхностная энергия, а режим кристаллизации при быстром охлаждении изменяется. В вузе отметили, что от пространственного распределения элементов зависят такие параметры, как каталитическая активность, магнитные характеристики, термостойкость и устойчивость к коррозии.
По информации ТвГУ, полученные результаты создают основу для разработки высокоэффективных катализаторов, функциональных магнитных наночастиц для медицины и электроники, чувствительных сенсоров и датчиков, а также высокоэнтропийных сплавов для авиации, космоса и энергетики. И.о. ректора Дмитрий Беспалов отметил, что работа отражает высокий уровень исследований университета в области материаловедения и показывает, как детальное понимание процессов на атомном уровне позволяет целенаправленно конструировать материалы будущего.
Читайте также: