Доклады Академии наукДоклады Академии наукДоклады Академии наук0869-5652The Russian Academy of Sciences1883910.31857/S0869-56524895465-468Technical PhysicsТехническая физикаResearch ArticleEffects of crystallinity on sintering of metal nanoparticlesО механизмах коалесценции металлических нанокапель и спекания металлических наночастицSamsonovV. M.СамсоновВ. М.
Russian Federation
samsonoff@inbox.ruTalyzinI. V.ТалызинИ. В.
Russian Federation
samsonoff@inbox.ruVasilyevS. A.ВасильевС. А.
Russian Federation
samsonoff@inbox.ruAlymovM. I.АлымовМ. И.
Russian Federation

Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences

Член-корреспондент РАН

samsonoff@inbox.ruTver State UniversityТверской государственный университетMerzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Material SciencesИнститут структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А.Г. Мержанова Российской академии наук2012201948954654682112201921122019Copyright ©; 2019, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2019, Российская академия наук2019Russian academy of sciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-5652/article/view/18839

Regularities and mechanisms of coalescence of Au nanodroplets and sintering of solid Au nanoparticles have been investigated by using molecular dynamics and some theoretical models. It has been established that the characteristic time of coalescence t is proportional to radius r0 of initial nanodroplets. Both the above conclusion and some quantitative estimations of the proportionality coefficient between t and r0 agree with Frenkel’s theory (1946) though this theory was rut forward to describe coalescence of macroscopic droplets.

С использованием молекулярно-динамического эксперимента и некоторых теоретических моделей исследованы закономерности коалесценции нанокапель Au и спекания твёрдых (кристаллических) наночастиц Au. Установлено, что характерное время коалесценции ℑ пропорционально радиусу исходных нанокапель r0. Как сделанный вывод, так и количественные оценки коэффициента пропорциональности между ℑ и r0 согласуются с теорией Френкеля (1946), хотя эта теория была предложена для описания коалесценции макроскопических капель.

coalescencesinteringAu nanodropletAu nanoparticlemolecular dynamicshydrodynamic theoryкоалесценцияспеканиенанокапля Auнаночастица Auмолекулярная динамикагидродинамическая теорияThis work was financially supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation as part of state assignment within the research work (Tver State University) and the Government Programme for ISMAN RAS (No. 45.5).Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения государственного задания в сфере научной деятельности (Тверской государственный университет) и правительственной программы для ИСМАН РАН (тема 45.5).Sauerwald F. Über die Elementarvorgänge beim Fritten und Sintern von Metallpulvern mit besonderer Berücksichtigung der Realstruktur ihrer Oberflächen // Kolloid-Zeitschrift. 1943. V. 104. I. 2-3. P. 144-160.Френкель Я. Вязкое течение в кристаллических телах // ЖЭТФ. 1946. Т. 16. В. 1. С. 29-38.Гегузин Я.Е. Физика спекания. М.: Наука, 1984.Пинес Б.Я. Спекание, крип, отдых, рекристаллизация, обусловленные самодиффузией в кристаллических телах // Успехи физических наук. 1954. Т. 52. В. 4. С. 501-559.Ивенсен В.А. Феноменология спекания и некоторые вопросы теории. М.: Металлургия, 1985.Алымов М.И. Рост перешейка при спекании сферических частиц // Физика и химия обработки материалов. 1999. № 3. C. 60-64.Алымов М.И., Аверин С.И., Тихомиров С.А. и др. Влияние температуры отжига на минимальный размер металлических наночастиц // Металлы. 2005. № 5. С. 59-62.Lewis J.L., Jensen P., Barrat J.-L. Melting, Freezing, and Coalescence of Gold Nanoclusters // Physical Review B. 1997. V. 56. P. 2248-2257.Goudeli E., Pratsinis S.E. Crystallinity Dynamics of Gold Nanoparticles during Sintering or Coalescence // AIChE J. 2015. V. 62. I. 2. P. 589-598.Nichols F.A., Mullins W.W. Morphological Changes of a Surface of Revolution due to Capillarity Induced Surface Diffusion // J. Applied Physics. 1965. V. 36. P. 1826-1835.Yuk J.M., Jeong M., Kim S.Y., et al. In situ Atomic Imaging of Coalescence of Au Nanoparticles on Graphene: Rotation and Grain Boundary Migration // Chem. Communications. 2013. V. 49. I. 98. P. 11 479-11 481.Surrey A., Pohl D., Schultz L., et al. Quantitative Measurement of the Surface Self-Diffusion on Au Nanoparticles by Aberration-Corrected Transmission Electron Microscopy // Nano Letters. 2012. V. 12. I. 12. P. 6071-6077.Adams J.B., Foiles S.M., Wolfer W.G. Self-Diffusion and Impurity Diffusion of fcc Metals Using the Five-Frequency Model and the Embedded Atom Method // J. Materials Research. 1989. V. 4. I. 1. P. 102-112.Alchagirov A.B., Alchagirov B.B., Taova T.M., et al. Surface Energy and Surface Tension of Solid and Li-quid Metals. Recommended Values // Transactions of JWRI. 2001. V. 30. P. 287-291.Ofte D. The Viscosities of Liquid Uranium, Gold and Lead // J. Nuclear Materials. 1967. V. 22. I. 1. P. 28-32.