Викарчук А.А., Дорогов М.В

Тольяттинский государственный университет, Тольятти, Россия

[e-mail]

Нами впервые получены, методом электроосаждения металла большое мно- гообразие пентагональных микрообъектов, имеющих одну или шесть осей симмет- рии пятого порядка, с размерами от десятков нм до десятков мкм. Среди них в на- стоящее время, наибольший интерес для науки и практики представляют икосаэд- рические малые частицы (ИМЧ) из металла, поэтому им в работе уделяется особое внимание.

Рассмотрим подробнее механизм формирования в процессе отжига на по- верхности ИМЧ меди нанопор и нановискеров.

ИМЧ состоит из 20 ГЦК-секторов, ограненных плоскостями {111}, в центре частицы находится дисклинация, на которой обрываются двойниковые границы. Металлические икосаэдрические частицы имеют специфическую огранку и не об- ладают дальним порядком.

При наличии в частице высокой концентрации неравновесных вакансий (10–4) (это реализуется в процессе роста при электрокристаллизации или отжиге частицы) они собираются в плоские диски, расположенные в плоскости {111}. Пе- риметр этого слоя (дефекта вычитания) ограничивает частичная дислокация Фран- ка, ее вектор Бюргерса направлен перпендикулярно плоскости диска.

В поле дисклинации плоским слоям энергетически выгодно собираться непо- средственно друг над другом, кроме того, часть из них преобразуется в тетраэдры дефекты упаковки.

Таким образом, при отжиге ИМЧ, образование нанопористых каналов пер- пендикулярных к поверхности частицы происходит в три этапа: сначала образуют- ся плоские вакансионные петли, затем часть петель превращается в тетраэдры де- фектов упаковки, петли располагаются друг под другом и над тетраэдром, образуя пористые каналы.

Эксперименты показывают, что если отжиг ИМЧ проводить на воздухе то на их поверхности растут вискеры, если в вакууме, то образуются нанопоры.

Мы считаем, что на нанопорах растут цилиндрические вискеры, в то время как на частичных дисклинациях, расположенных вдоль направления <110>, виске- ры приобретают пентагональную симметрию.

Рентгеноспектральный анализ показал, что на поверхности частиц формиру- ется окисная пленка, а вискеры представляют собой CuO. В нашем случае для окисления металлов катионы должны быть поставлены с помощью диффузии через оксидную пленку, образованную при отжиге на воздухе. Это практически невоз- можно, более предпочтительным является поставка атомов металла изнутри части- цы по пористым каналам. Поэтому диффузия катионов металла к кончику уса, поддерживающая их рост, должна осуществляться по ядру частичной дисклинации или поверхности нанопоры изнутри металла.

Выходы каналов на поверхность – это места роста цилиндрических вискеров, а сравнительно крупные вискеры, имеющие пентагональную огранку, образуются и растут на дисклинациях типа <110>.

Дата добавления: 2017-01-14