REGULARITIES OF STRUCTURE FORMATION IN BIMETALLIC NANOPARTICLES WITH DIFFERENT CRYSTALLIZATION TEMPERATURES

Abstract

В данной работе исследуются закономерности структурообразования на примере биметаллических наночастиц Au - Ag, Ti - Al, Ti - V. Данные биметаллические наночастицы обладают различным размерным несоответствием и различной температурой кристаллизации. Проведены серии молекулярно-динамических экспериментов, по результатам которых проанализированы конечные конфигурации с наименьшей энергией и получены концентрационные зависимости энергии смешения. Анализ концентрационных зависимостей энергии смешения позволяет прогнозировать составы и размеры биметаллических наночастиц, которые могут проявлять нестабильность, как например для биметаллических наночастиц Ti - V. Асимметричность отдельных концентрационных зависимостей энергии смешения свидетельствуют о специфических структурных превращениях, характерных именно для данного состава и размера. Установлено, что для биметаллических наночастиц Au - Ag, Ti - Al характерна структурная сегрегация, и она активно проявляется при малых концентрациях более легкоплавкого компонента. Конкурирующими фазами в данном случае выступают ГЦК и ГПУ фазы. Кроме того, для средних из рассматриваемых в статье размеров исследована зависимость температуры кристаллизации от состава биметаллических наночастиц. In this work, of the structure formation was investigated using Au - Ag, Ti - Al, Ti - V bimetallic nanoparticles as the patterns. These bimetallic nanoparticles have different atomic size mismatches and different crystallization temperatures. A series of molecular dynamics experiments was carried out. Based on their results, the final configurations with the lowest energy were analyzed and the concentration dependences of the mixing energy were obtained. An analysis of the concentration dependences of the mixing energy makes it possible to predict the compositions and sizes of bimetallic nanoparticles, which can exhibit instability, such as for Ti - V bimetallic nanoparticles. The asymmetry of individual concentration dependences of the mixing energy is evidence of specific structural transformations characteristic for the given composition and size. It has been established that structural segregation is characteristic for Au - Ag,Ti - Al bimetallic nanoparticles and it is actively manifested at low concentrations of a more low-melting component. The competing phases in this case are fcc and hcp phases. In addition, for the average sizes considered in the article, the dependence of the crystallization temperature on the composition of bimetallic nanoparticles was investigated.