Тадқиқоти академӣ, забони фаҳмо

Verianla | Тадқиқоти академӣ ва илм ба забони тоҷикӣ

12 ноябр 2026, панҷшанбе
VERİANLA Нашри мустақили илмӣ
Кушодан ё бастани меню
...
Саҳифаи асосӣ / Илмҳои физикӣ / Маводшиносӣ / Деформатсияи Маҳаллӣ дар Системаҳои Ҳаҷмии Pt–Ni ва Нанозарраҳо
Маводшиносӣ

Деформатсияи Маҳаллӣ дар Системаҳои Ҳаҷмии Pt–Ni ва Нанозарраҳо

Нанозарраҳои платина–никел (Pt–Ni) наноструктураҳои биметаллӣ мебошанд, ки дар онҳо элементҳои Pt ва Ni дар миқёси атомӣ якҷо мавҷуданд ва таркиб, тартиби атомӣ, сатҳҳо, сарҳадҳои дона ва вайроншавиҳои маҳаллии панҷара метавонанд рафтори механикиро тағйир диҳанд.

07/11/2026  Veri Anla  132 боздид
Деформатсияи Маҳаллӣ дар Системаҳои Ҳаҷмии Pt–Ni ва Нанозарраҳо

Нанозарраҳои платина–никел (Pt–Ni) наноструктураҳои биметаллӣ мебошанд, ки дар онҳо элементҳои Pt ва Ni дар миқёси атомӣ якҷо мавҷуданд ва таркиб, тартиби атомӣ, сатҳҳо, сарҳадҳои дона ва вайроншавиҳои маҳаллии панҷара метавонанд рафтори механикиро тағйир диҳанд. Ин таҳқиқот рафтори нанозарраҳои дорои таркиби PtxNi1−x ва системаҳои ҳаҷмии барои муқоиса сохташударо зери фишурдани якмеҳварӣ асосан бо симулятсияҳои динамикаи молекулавӣ (Molecular Dynamics, MD) меомӯзад. Траекторияҳои атомӣ бо истифода аз Алгоритми Ҷудокунии Дислокатсияҳо (Dislocation Extraction Algorithm, DXA), Таҳлили Ҳамсояҳои Умумӣ (Common Neighbor Analysis, CNA), шиддати атомистии von Mises, микроскопияи электронии гузаронандаи сканерии майдони торики ҳалқавии кунҷи баланд, ки симулятсия шудааст (HAADF-STEM), ва Таҳлили Фазаи Геометрӣ (Geometric Phase Analysis, GPA) арзёбӣ шудаанд.

Натиҷаи асосии таҳқиқот дар шароити MD ин аст, ки рафтори чандирӣ ва пластикии системаҳои Pt–Ni танҳо ба таносуби умумии Pt/Ni вобаста нест; майдони деформатсияи маҳаллӣ, тартиби атомӣ, андозаи система, самтгирии кристаллӣ ва сохтори донаҳо якҷоя нақши муайянкунанда доранд. Аз ҷумла, системаи интерметаллии тартибёфтаи Pt0.5Ni0.5 дар шароити фишурдани якмеҳварии таҳқиқшуда ҳам барои нанозарра ва ҳам барои системаи ҳаҷмӣ ҷавоби пурқуввати чандирӣ нишон дод; гузориш шудааст, ки дар системаҳои интерметаллии ҳаҷмӣ баландтарин модули Юнг ҳангоми вобаста будани ин таркиби эквиатомӣ ба самти {100} ба вуҷуд омадааст. Хӯлаҳои тасодуфӣ дар минтақаи пластикӣ нисбат ба сохторҳои интерметаллии тартибёфтаи ҳамон таркиб инкишофи бетартибтари дислокатсияҳоро нишон медиҳанд.

Таҳлили STEM ва GPA-и симулятсияшуда дар моделҳои қабатии Pt–Ni нишон дод, ки ҳатто вақте байни таркибҳои PtxNi1−x-и минтақаҳои ҳамсоя танҳо Δx = 0,1, яъне фарқи таркибии сатҳи 10 фоиз вуҷуд дорад, минтақаҳоро махсусан дар харитаҳои деформатсияи εxx метавон фарқ кард. Дар манбаъ гуфта мешавад, ки фарқҳои деформатсияи маҳаллӣ дар тартиби тақрибан 0,01 метавонанд баъзе қабатҳоро ба таври намоён ҷудо кунанд. GPA-и ба тасвири воқеии HAADF-STEM татбиқшуда низ нишон дод, ки байни кунҷҳои бойтар аз Pt ва маркази бой аз Ni фарқҳои деформатсияи маҳаллӣ мавҷуданд; аммо таъкид мешавад, ки дар зарраҳои воқеӣ нуқсонҳо, номунтазамии сатҳ, тағйироти самтгирӣ ва артефактҳои тасвиргирӣ метавонанд тафсирро душвор кунанд.

Натиҷаҳо ҷойгузини таҷрибаи воқеии механикии фишурдани нанозарра нестанд. Суръати деформатсияи муҳандисии 1,0 × 109 s−1, ки дар фишурдани MD истифода шудааст, аз суръатҳои маъмулии таҷрибавии деформатсия чанд тартиб баландтар аст. Аз ин рӯ, муаллифон мегӯянд, ки шиддатҳои мутлақи ҷорӣшавӣ ва ҷараёни пластикии дар симулятсия бадастомада бояд ҳамчун ҳадди болоӣ арзёбӣ шаванд; зеро боргузории босуръат барои релаксатсияи шиддати аз ҷиҳати гармӣ фаъолшуда вақти камтар медиҳад ва метавонад ҳаракати дислокатсия, дугоникшавӣ ва шиддати оғози пластикиро аз шароити воқеии квазистатикӣ фарқ кунад.

Масъалаи асосии таҳқиқот чист?

Нанозарраҳои Pt–Ni дар соҳаҳое мисли катализ ва наномеханика таваҷҷуҳ доранд; аммо донистани он ки наноструктура аз ҷиҳати химиявӣ аз кадом элементҳо иборат аст, барои шарҳи рафтори механикии он ба танҳоӣ кофӣ нест. Аз ду сохтори дорои таркиби умумии яксон, яке метавонад хӯлае бошад, ки атомҳояш тасодуфӣ паҳн шудаанд, дигаре бошад фазаи интерметаллии тартибёфта. Илова бар ин, сатҳҳои озод, сарҳадҳои дона, дислокатсияҳо ва самтгириҳои гуногуни кристаллӣ метавонанд масофаҳои байниатомӣ ва майдонҳои деформатсияи маҳаллиро тағйир диҳанд.

Аз ин рӯ, таҳқиқот ба ду саволи бо ҳам алоқаманд тамаркуз мекунад. Саволи аввал ин аст, ки таркиби Pt/Ni ва тартиби атомӣ рафтори чандирӣ ва пластикии фишурдаро чӣ гуна тағйир медиҳанд. Саволи дуюм бошад, оё деформатсияи маҳаллии панҷара барои фарқ кардани тағйироти хурди таркиб дар дохили нанозарра аз тасвирҳои микроскопӣ ба қадри кофӣ ҳассос аст.

Чаро қонуни Vegard дар маркази баҳс аст?

Қонуни Vegard равиши маъмули ибтидоӣ мебошад, ки параметри панҷараи хӯлаи маҳлули сахт бо таркиб тақрибан хаттӣ тағйир меёбад. Дар таҳқиқот барои Pt собити номиналии панҷараи ҳаҷмӣ 3,92 Å ва барои Ni 3,52 Å гирифта шуда, ҳангоми сохтани сохторҳои ибтидоӣ барои интихоби параметри панҷараи мувофиқ ба таркиб равиши Vegard истифода шудааст.

Аммо дар нанозарраҳо ин муносибат ҳатман комил нест. Координатсияи атомҳои сатҳӣ аз атомҳои ҳаҷмӣ фарқ мекунад; дислокатсия, холигӣ, сарҳади дона ва номунтазамиҳои сохторӣ метавонанд масофаҳои маҳаллии байниатомиро тағйир диҳанд. Потенсиали MEAM, ки дар моделҳои хӯлаи тасодуфии таҳқиқот истифода шудааст, масофаҳои миёнаи байниатомиро аз пешгӯии қонуни Vegard каме калонтар додааст ва гузориш шудааст, ки ин фарқ ҳангоми наздик шудан ба таркиби Pt0.5Ni0.5 равшантар мешавад. Азбаски манбаъ муодилаи равшани математикии қонуни Vegard-ро намедиҳад, дар ин ҷо муодилаи берун аз манбаъ ҳосил карда нашудааст.

Динамикаи молекулавӣ чӣ кор мекунад?

Динамикаи молекулавӣ (MD) усули ҳисоббарории атомистие мебошад, ки ҳаракати атомҳоро дар тӯли вақт зери таъсири қувваҳое, ки аз модели интихобшудаи ҳамкории байниатомӣ ба вуҷуд меоянд, ба таври ададӣ пайгирӣ мекунад. Дар ин таҳқиқот ҳисобҳои MD бо версияи LAMMPS, 2 Aug 2023 Update 3 иҷро шуда, барои ҳамкории Pt–Ni потенсиали Modified Embedded Atom Method аз синфи 2NN MEAM, ки ҳамсояи дуюми наздикро низ ба назар мегирад ва барои хӯлаҳои Pt–Ni параметргузорӣ шудааст, истифода шудааст. Барои суръат бахшидани ҳисобҳо зерсохтори KOKKOS GPU истифода шудааст.

MD дар ин ҷо танҳо аниматсияи ҳаракати атомҳо нест. Ҳангоми навсозии мавқеи ҳар атом дар қадамҳои вақт, ҷавоби шиддат–деформатсияи тамоми сохтор, шиддатҳои атомӣ, энергияҳои потенсиалӣ, шиддати von Mises ва нуқсонҳои сохторие, ки баъдтар муайян мешаванд, якҷо пайгирӣ мегарданд. Ҳамин тавр, метавон таҳқиқ кард, ки пастшавии ногаҳонии каҷи макроскопии шиддат бо кадом тағйирот дар сохтори атомӣ, мисли пайдоиши дислокатсия ё дугоникшавӣ, ҳамзамон аст.

Чаро се модели гуногуни нанозарра истифода шуд?

Азбаски як модел ба ҳамаи саволҳои таҳқиқот ҷавоб дода наметавонад, таҳқиқот се оилаи ҷудогонаи моделҳоро сохтааст. Моделҳои Навъи I хӯлаҳои тасодуфии монокристаллӣ мебошанд, ки таъсири таркибро то ҳадди имкон соф меомӯзанд. Моделҳои Навъи II сохторҳои поликристаллӣ мебошанд, ки таъсири сарҳадҳои дона ва самтгириҳои сершумори кристаллиро меомӯзанд. Моделҳои Навъи III бошад, сохторҳои монокристаллӣ бо минтақаҳои параллелии дорои таркибҳои гуногун мебошанд, ки барои санҷиши ҳассосияти GPA ба фарқҳои хурди маҳаллии таркиб истифода мешаванд.

Схемаи мустақил ва бемиҷёси усул, ки барои Verianla аз тавсифи моделҳои атомистии таҳқиқоти манбаъ омода шудааст. Мавқеи воқеии атомҳо ё геометрияи донаҳоро бозсозӣ намекунад.

Андозаи модел ва сохтори кристаллӣ

Моделҳои монокристаллӣ бо гирифтани ҳаҷми 23 × 23 × 23 ҳуҷайраи элементарӣ аз сохтори мукаммали кубии марказаш дар рӯй (face-centered cubic, fcc) сохта шудаанд. Нанокубҳо канори тақрибан 8 nm доранд ва вобаста ба таркиб ва ҷузъиёти модел, тақрибан 50.000 атом доранд. Системаҳои ҳаҷмии муқоисавӣ аз ҳамон сохтори асосӣ сохта шуда, аммо сохтор даврӣ карда шудааст.

Барои сохтани донаҳо ва самтгириҳои гуногуни кристаллӣ дар нанозарраҳои поликристаллӣ тесселятсияи Voronoi дар ATOMSK v0.13.1 истифода шудааст. Манбаъ ҳаҷмҳои миёнаи донаҳоро 512, 255, 172, 126 ва 95 nm3 медиҳад. Ин арзишҳо диаметри дона нестанд, балки ҳаҷм мебошанд; рақамҳои бо воҳиди nm3-ро мустақиман ҳамчун “андозаи дона” бо нанометр хондан дуруст нест.

Чаро минимизатсияи энергия ва мувозинати гармӣ анҷом дода мешаванд?

Вақте модели атомистӣ аз ҷиҳати геометрӣ сохта мешавад, атомҳо ҳатман дар мавқеъҳои мувозинате, ки модели физикии ҳамкорӣ афзал медонад, қарор надоранд. Хусусан сарҳадҳои донаи сунъӣ сохташуда ё интерфейси ду минтақаи таркибӣ метавонанд дар ибтидо шиддатҳои маҳаллии хеле баланд дошта бошанд. Аз ин рӯ, сохтор аввал бо алгоритми градиенти ҳамҷоя ба минимизатсияи энергия гузошта шудааст.

Таҳқиқот махсус қайд мекунад, ки тавонидани классикӣ истифода нашудааст. Системаҳо баъдан бо термостати Nosé–Hoover дар ҳарорати 300 K дар ансамбли NVT барои 15 ps ба мувозинат оварда шуданд ва қадами вақт 1 fs интихоб шуд. Сипас, махсусан барои кам кардани шиддатҳои сунъие, ки аз геометрияи ибтидоӣ дар сарҳадҳои сохторҳои поликристаллии бо Voronoi сохташуда ва минтақаҳои таркиби гуногун пайдо шуда метавонанд, дар 300 K бо баростати фишори сифр релаксатсияи иловагӣ татбиқ шуд.

Нанозарраҳо чӣ гуна фишурда шуданд?

Дар фишурдани нанозарра бо фармони fix indent-и LAMMPS ду индентери ҳамвор истифода шуданд. Индентери поёнӣ собит нигоҳ дошта шуд, индентери болоӣ бошад дар самти z бо суръати доимӣ ба сӯи зарра ҳаракат дода шуд. Дар ибтидо ҳамвории поёнӣ 2,0 Å поёнтар аз атомҳои дорои хурдтарин координатаи z ва ҳамвории болоӣ 2,0 Å болотар аз атомҳои дорои калонтарин координатаи z ҷойгир карда шуд. Ҳадаф ин буд, ки дар оғози симулятсия ҳамвориҳо ба атомҳо қувваи назарраси фишурдан надиҳанд.

Схемаи бемиҷёси тавзеҳӣ, ки барои Verianla бар асоси протоколи фишурдани LAMMPS дар таҳқиқоти манбаъ омода шудааст. Геометрияи воқеии зарра ё мавқеи атомҳоро ифода намекунад.

Ифодаи ҳамкории индентер чӣ маъно дорад?

Манбаъ ҳамкории байни индентери ҳамвор ва атомро ба шакли зерин медиҳад:

\[ F(r)=-K(r-R)^2 \]

Дар ин ҷо K = 10 eV/Å3 параметри сахтии индентер мебошад. R мавқеи ҳамвориро, r−R бошад масофаи ҷудошавии байни ҳамворӣ ва атомро ифода мекунад. Истифодаи квадрати масофа маънои онро дорад, ки ҳангоми ворид шудан ба минтақаи тамос ҳамкорӣ бо масофа на хаттӣ, балки квадратӣ меафзояд. Мувофиқи воҳидҳои манбаъ, зарби K бо eV/Å3 ба квадрати масофа бо Å2 андозаи eV/Å медиҳад; ин бо андозаи қувва мувофиқ аст.

Маънои самтии аломати манфӣ ба координатаи истифодашуда ва таърифи ҳамвории LAMMPS вобаста аст. Азбаски манбаъ аз ин муодила ҳосилкунии алоҳидаи аналитикии қувваро анҷом намедиҳад, дар баёни Verianla ба конвенсияи аломат маънои иловагии физикие, ки дар манбаъ нест, дода нашудааст.

Чаро оғози каҷи шиддат–деформатсия баъдтар муайян карда шуд?

Азбаски ду индентер дар ибтидо аз сатҳи зарра 2 Å дур ҷойгир буданд, вақте ҳамвории болоӣ ба ҳаракат оғоз мекунад, зарра ҳанӯз воқеан фишурда намешавад. Аз ин рӯ, қабули бевоситаи сифри вақт ҳамчун “сифри тамоси механикӣ” метавонист каҷи шиддат–деформатсияро нодуруст ҷобаҷо кунад. Муаллифон нуқтаи оғози каҷро дар марҳилаи коркарди баъдӣ бо муайян кардани қадами вақте, ки қувваи индентер дигар дар атрофи сифр намеларзид ва қувваи маънодори тамос пайдо мешуд, таъриф карданд.

Суръати индентери болоӣ 0,015 Å/ps интихоб шуд ва ин арзиш ба суръати деформатсияи муҳандисии тақрибан 1,0 × 109 s−1 мувофиқат кард. Фишурдани нанозарраҳо то ҳадди аксар 2.000.000 қадами вақт, яъне 2 ns, ва системаҳои ҳаҷмӣ 350.000 қадами вақт, яъне 0,35 ns, иҷро шуданд.

Чаро системаҳои ҳаҷмӣ ба тарзи дигар фишурда шуданд?

Дар ҳоле ки нанозарра сатҳҳои озод дорад, системаи ҳаҷмӣ модели давриест, ки кӯшиш мекунад маводи беохирро намояндагӣ кунад. Аз ин рӯ, дар системаи ҳаҷмӣ ба ҷойи ду индентери физикӣ, қуттии симулятсия бо фармони fix deform-и LAMMPS дар самти z бо суръати доимии деформатсияи муҳандисии 1,0 × 109 s−1 хурд карда шуд. Ба андозаҳои x ва y иҷозат дода шуд, ки ба фишурдан ҷавоб диҳанд.

Ин ду тарҳи боргузорӣ аз ҷиҳати геометрӣ яксон нестанд. Ҳадафи таҳқиқот ҳам озмоиши нанозарра ва маводи ҳаҷмӣ дар шароити комилан якхела нест; балки муқоисаи фарқияти таъсири сатҳҳо, андоза, таркиб ва тартиби атомӣ ба ҷавоби механикӣ мебошад.

Модули Юнг чиро чен мекунад?

Модули Юнг ченаки сахтӣ мебошад, ки нишон медиҳад мавод дар минтақаи чандирӣ нисбат ба шиддати татбиқшуда то чӣ андоза шакл тағйир медиҳад. Манбаъ модули Юнгро аз мувофиқкунии хаттӣ ба қисми чандирии каҷи шиддат–деформатсия ба даст меорад. Барои тавзеҳ ин робитаро дар диапазони хурд ва тақрибан хаттии чандирӣ метавон ба шакли \(E \approx \Delta\sigma/\Delta\varepsilon\) тасаввур кард; ин нишондиҳӣ муодилаи алоҳидаи дар манбаъ навишташуда нест, балки робитаи асосии механикиест, ки маънои мувофиқкунии хаттиро шарҳ медиҳад.

Дар ин ҷо E модули Юнг, σ шиддат ва ε деформатсияи муҳандисии беандозаро ифода мекунад. Бузургтар будани E маънои онро дорад, ки барои ба вуҷуд овардани ҳамон деформатсия шиддати баландтар лозим аст. Бо вуҷуди ин, азбаски таҳқиқот дар системаҳои Pt–Ni рафтори чандирии назарраси ғайрихаттиро низ мушоҳида кардааст, як арзиши E тамоми хусусияти механикии раванди деформатсияро ҷамъбаст намекунад.

DXA, CNA ва таҳлили von Mises аз ҳам чӣ фарқ доранд?

DXA барои ҷудо кардани хатҳои дислокатсия ва синфҳои вектори Burgers-и онҳо дар конфигуратсияи атомистӣ истифода шудааст. Ҳамин тавр, ба ҷойи танҳо гуфтани “сохтор вайрон шуд”, пайгирӣ кардан мумкин шуд, ки нуқсонҳои хаттии кристалл ҳангоми деформатсияи пластикӣ кай пайдо мешаванд ва зичии онҳо чӣ гуна тағйир меёбад. Дар таҳқиқот DXA тавассути татбиқи дохили OVITO v3.12.2 иҷро шудааст.

CNA бошад, тартиби маҳаллии ҳамсоягии атомҳоро тасниф мекунад. Он барои ҷудо кардани муҳити мукаммали fcc аз тартиби маҳаллии монанд ба HCP, сарҳадҳои дона ё муҳити нуқсонҳо кӯмак мекунад. Аз ин рӯ, DXA бештар мустақиман ба хатҳои дислокатсия тамаркуз мекунад, дар ҳоле ки CNA дар бораи тартиби маҳаллии кристаллӣ атрофи атом маълумот медиҳад.

Шиддати атомистии von Mises барои арзёбии ҳолати бисёркомпонентии шиддати маҳаллӣ бо як бузургии эквивалентии шиддат истифода шудааст. Мақола таърифи атомистии шиддати von Mises-ро ҳамчун муодилаи равшан дубора нанавишта, усули дахлдорро ба Манбаи 36 мепайвандад. Аз ин рӯ, дар ин ҷо формулаи муфассали атомистии von Mises, ки дар манбаъ нест, сохта нашудааст.

Чаро симулятсияи HAADF-STEM лозим аст?

Модели MD координатаҳои атомҳоро мустақим медиҳад; аммо дар микроскопи воқеии электронӣ муҳаққиқ худи координатаҳои атомиро намебинад, балки тасвиреро мебинад, ки аз ҳамкории электронҳо бо намуна ба вуҷуд меояд. Таҳқиқот барои пайвастани ин ду ҷаҳон аз конфигуратсияҳои ниҳоии траекторияҳои MD тасвирҳои симулятсияшудаи HAADF-STEM ҳосил кардааст.

Симулятсияҳои тасвир бо abTEM v2.1.3-и манбаи кушода анҷом дода шуда, алгоритмҳои multislice ва PRISM истифода шуданд. Шиддати тезонанда 200 keV, буриши нимкунҷа 10 mrad, параметрҳои аберратсия C3 = 0 ва C5 = −0,005 cm дода шудаанд. Ин параметрҳо барои он интихоб шуданд, ки шароити оптикии микроскопи таҷрибавӣ дар тасвирҳои симулятсияшуда то ҳадди имкон ифода шавад.

GPA чиро чен мекунад?

Таҳлили Фазаи Геометрӣ (GPA) усули таҳлили тасвир мебошад, ки иттилооти даврии панҷараро дар тасвирҳои баландҳалшавии кристаллӣ барои харитасозии ҷойивазкунии маҳаллӣ, деформатсия, вайроншавии панҷара ва майдонҳои гардиш истифода мекунад. Дар таҳқиқот GPA бо истифода аз иловаи GPA v2.1 барои Digital Micrograph v3.61.4719.0 ҳам ба тасвирҳои симулятсияшуда ва ҳам ба тасвирҳои воқеии HAADF-STEM татбиқ шудааст.

Барои GPA дар фазои Fourier-и тасвир бояд векторҳои мувофиқи мутақобили панҷара, ки бо ҳам коллинеар нестанд, интихоб шаванд. Дар натиҷа, масалан, ҷузъҳои деформатсияи нормалии εxx ва εyy ва харитаҳои дилататсияи Dxy сохта мешаванд. Аммо набояд ранги GPA мустақиман маънои “дар ин ҷо ҳамин қадар Pt мавҷуд аст”-ро дошта бошад; робитаи байни таркиб ва деформатсияро нуқсонҳои сохторӣ, самтгирӣ ва шароити тасвиргирӣ низ метавонанд тағйир диҳанд.

Оё GPA Фарқи %10-ро дар Таркиби Pt–Ni Фарқ карда Метавонад?

Дар моделҳои қабатии идеализатсияшудаи Pt–Ni — ҳа: минтақаҳои ҳамсоя дар таркиби PtxNi1−x, ки байни онҳо фарқи Δx = 0,1 мавҷуд буд, махсусан дар харитаҳои εxx ва дилататсия фарқ карда шуданд. Аммо ин натиҷа дар моделҳои идеалии атомистӣ ба даст омадааст; дислокатсияҳо, сатҳҳои аморфӣ, сарҳадҳои дона, самтгириҳои гуногуни кристаллӣ ва артефактҳои тасвиргирӣ дар нанозарраҳои воқеӣ метавонанд чунин сатҳи ҷудокунии таркибро душвор созанд.

Моделҳои қабатӣ чӣ гуна ташкил карда шуданд?

Моделҳои Навъи III ба чор минтақаи параллелӣ тақсим шуданд. Ду диапазони таркибӣ омӯхта шуданд, ки ҳангоми гузаштан ба ҳар минтақаи ҳамсоя таносуби Ni 0,1 зиёд ва таносуби Pt ба ҳамон миқдор кам мешавад. Гурӯҳи аввал аз Pt0.9Ni0.1 то Pt0.6Ni0.4, гурӯҳи дуюм аз Pt0.6Ni0.4 то Pt0.3Ni0.7 тағйир меёбад.

Схемаи мустақил ва бемиҷёси таркиб, ки барои Verianla аз пайдарпаии дақиқи таркиб дар Расми 8-и манбаъ омода шудааст. Оҳангҳои ранг танҳо барои ҷудо кардани минтақаҳо мебошанд; арзишҳои ченшудаи деформатсияро ифода намекунанд.

Манбаъ мегӯяд, ки харитаҳои εxx ин минтақаҳоро нисбат ба харитаҳои εyy равшантар ҷудо мекунанд. Фарқҳои деформатсия дар тартиби тақрибан 0,01 барои интихоби визуалии минтақаҳои ҳамсоя дар харитаҳои εxx ва дилататсия кофӣ буданд. Ҳамчунин мушоҳида шуд, ки дар моделҳои калонтарини нанозарра хусусиятҳои даврии панҷара равшантаранд ва андозаи система метавонад ба эътимоднокии миқдорисозии деформатсия таъсир расонад.

Муқоиса бо нанозарраи воқеӣ чиро нишон дод?

Барои назорат берун аз модели идеалӣ, таҳқиқот инчунин тасвирҳои воқеии HAADF-STEM-и нанозарраҳои кубшакли Pt–Ni-ро, ки бо усули қаблан тавсифшудаи ко-редуксия омода шудаанд, таҳлил кард. Дар харитаи химиявии EDS сигнали Pt дар кунҷҳои зарра баландтар, сигнали Ni бошад дар минтақаи марказӣ зичтар ба назар мерасад. Дар GPA-и ба ҳамон зарра татбиқшуда, махсусан харитаи εxx байни кунҷҳои бой аз Pt ва маркази бой аз Ni профилҳои гуногуни деформатсия нишон дод.

Ин муқоиса дастгирӣ мекунад, ки GPA метавонад дар тасвирҳои воқеӣ ба тағйироти маҳаллии деформатсия, ки бо таркиб алоқаманданд, ҳассос бошад; аммо GPA худ аз худ ченаки мустақими химиявии элементҳо нест. Дар манбаъ EDS контексти мустақили химиявии таркибро медиҳад, GPA бошад деформатсияи панҷараро нишон медиҳад. Алоқамандии фазоии ду харита барои робитаи деформатсия–таркиб далел фароҳам меорад; аммо исбот намекунад, ки ҳар тағйироти деформатсия танҳо аз таркиб бармеояд.

Дислокатсияҳо бо деформатсияи пластикӣ чӣ гуна алоқаманд карда шуданд?

Пайдо шудани ҳамвориҳои дислокатсия дар охири минтақаи чандирии каҷҳои шиддат–деформатсия бо оғози деформатсияи пластикӣ алоқаманд карда шуд. Дар бисёр ҳолатҳо пастшавии ногаҳонии шиддат бо афзоиши ногаҳонии зичии дислокатсия ҳамроҳ буд. Тафсири физикӣ ин аст, ки пайдоиш ва ҳаракати дислокатсияҳои нав метавонад қисми шиддати чандирии дар сохтор захирашударо озод кунад.

Бо вуҷуди ин, таҳқиқот намегӯяд, ки байни пастшавии шиддат ва зичии дислокатсияҳо робитаи як-ба-як ва комилан дақиқ вуҷуд дорад. Дар минтақаи пластикӣ вақти рӯй додани ҳодисаҳо ва ҳамкории шабакаҳои нуқсонҳо мураккаб аст. Махсусан қайд шудааст, ки ҷузъиёти ташаккули нуқсонҳои пластикӣ дар давишҳои гуногуни симулятсия метавонанд тағйир ёбанд; аз ин рӯ, тамоюлҳои умумӣ аз ларзишҳои алоҳида маънодортар мебошанд.

Фарқи байни интерметалли муназзам ва хӯлаи тасодуфӣ

Дар хӯлаҳои тасодуфӣ ҳангоми деформатсияи пластикӣ тавлиди дислокатсияҳо нисбат ба сохторҳои интерметаллӣ тадриҷитар буд. Ҳангоме ки зичии дислокатсияҳо бо деформатсия ба таври якнавохттар меафзуд, пастшавиҳои шиддат мисли сохторҳои интерметаллии муназзам он қадар тез набуданд. Тибқи шарҳи муаллифон, даврияти сохтори интерметаллӣ, ки пешакӣ панҷараи муназзам дорад, метавонад нуклеатсияи дислокатсияҳоро муназзамтар гардонад.

Дар системаҳои ҳаҷмии софи Ni ва Pt каҷҳои зичии дислокатсияҳо умуман ҳамвортар буданд; хӯлаҳои тасодуфӣ ларзишҳои бештар нишон доданд. Гузориш шудааст, ки дар металлҳои соф дугоникшавӣ дар деформатсияҳои баланд нисбат ба системаҳои интерметаллӣ бештар мушоҳида шуда, ин ҳолат бо сахтшавӣ дар қисмҳои охирини фишурдашавӣ алоқаманд аст.

Оё системаҳои бой аз Ni ва бой аз Pt яксон деформатсия мешаванд?

Тибқи муқоисаи атомистии дар манбаъ овардашуда, шумораи ҳамвориҳои дислокатсионӣ, ки дар системаҳои бой аз Ni ба вуҷуд меоянд, нисбат ба системаҳои бойтар аз Pt камтар аст. Бо зиёд шудани деформатсия, дар сохторҳои бой аз Ni ҷудошавии ҳамвориҳои мавҷуда аз ҳам бештар ба назар мерасад, дар ҳоле ки дар сохторҳои бой аз Pt ташаккули ҳамвориҳои нав равшантар мешавад.

Гузориш шудааст, ки шиддати ҷамъшудаи von Mises дар системаҳои бой аз Ni нисбат ба пайвастагиҳои бой аз Pt камтар аст. Муаллифон баррасӣ мекунанд, ки ин ҳолат бо нуклеатсия ва паҳншавии дислокатсияҳои вобаста ба таркиб алоқаманд буда, миқдори бештари Pt метавонад фаъолияти васеътар ва динамикии дислокатсияҳоро дастгирӣ кунад. Ифодаи «метавонад дастгирӣ кунад» муҳим аст; манбаъ инро ҳамчун қонуни тағйирнопазир барои ҳамаи наноструктураҳои Pt–Ni муқаррар намекунад.

Чаро Pt₀.₅Ni₀.₅ фарқ мекунад?

Дар минтақаи эластикӣ системаи интерметаллии муназзами Pt0.5Ni0.5 дар байни ҳам моделҳои нанозарра ва ҳам моделҳои ҳаҷмӣ қавитарин иҷрои умумии механикиро дар таҳқиқот нишон дод. Модули баландтари Юнг ва шиддати баландтар дар сатҳҳои якхелаи деформатсияи эластикӣ бо сахтии бештари ин система дар шароити MD алоқаманд дониста шуданд.

Аз системаҳои ҳаҷмии яккристаллӣ тензори собитҳои эластикӣ ҳисоб карда шуда, модули Юнг дар ҳар самти фазоӣ ҳосил карда шуд. Дар системаҳои интерметаллӣ модули максималӣ дар таркиби Pt0.5Ni0.5, вақте ки самти фишурдашавӣ бо ҳамвориҳои {100} алоқаманд буд, ба даст омад. Инчунин гузориш шудааст, ки вобастагии самтии модули Юнг бо зиёд шудани миқдори Ni равшантар мешавад.

Фарқи асосии байни нанозарра ва системаи ҳаҷмӣ

Моделҳои нанозарраҳо умуман нисбат ба системаҳои ҳаҷмии мувофиқ ҳадди максималии фишурдашавии камтар ва шиддати қуллавии пасттар нишон доданд. Тибқи шарҳи таҳқиқот, мавҷудияти сатҳҳои озод метавонад нуклеатсияи нуқсонҳоро осон кунад ва нагузорад, ки нанозарра деформатсияро ба ҳамон шакле, ки маводи ҳаҷмӣ нигоҳ медорад, қабул намояд.

Тақсимоти маҳаллии деформатсия дар нанозарраҳо низ бештар гетерогенӣ аст. Дар профилҳои хаттии GPA ҷамъшавии деформатсия дар минтақаҳои гуногуни дохилӣ мушоҳида шуд ва арзёбӣ гардид, ки ин минтақаҳои маҳаллӣ метавонанд ба посухи умумии механикӣ таъсир расонанд. Хулосаи таҳқиқот ҳамчунин мегӯяд, ки дар нанозарраҳои поликристаллӣ бо кам шудани андозаи миёнаи дона парокандашавии энергия меафзояд ва ин бо фаъолияти пластикии бештар, ки аз самтгирии сершумори кристаллӣ ба вуҷуд меояд, алоқаманд дониста шудааст.

Суръати баланди деформатсияи MD тафсири натиҷаҳоро чӣ гуна маҳдуд мекунад?

1,0 × 109 s−1 суръати деформатсия, гарчанде барои ҳисобҳои MD-и бо наносония маҳдудшаванда дараҷаи қобили истифода бошад ҳам, аз санҷишҳои маъмулии механикии таҷрибавӣ хеле баландтар аст. Азбаски атомҳо барои релаксатсияи шиддати аз ҷиҳати ҳарорат фаъолшуда ва ҳаракати дислокатсияҳо вақти камтар доранд, оғози пластикӣ метавонад ба сарбориҳои баландтар гузарад; аз ин рӯ, манбаъ талаб мекунад, ки шиддатҳои мутлақи ҷорӣшавӣ ва ҷараён ҳамчун ҳадди боло арзёбӣ шаванд ва миқдори дугоникшавӣ/сахтшавӣ мустақиман ба таҷрибаҳои квазистатикӣ интиқол дода нашавад.

Санҷиши ададии собитҳои эластикӣ

Таҳқиқот собитҳои эластикии барои Ni ва Pt-и соф ҳисобшударо бо арзишҳои таҷрибавии мавҷуда муқоиса карда, рафтори механикии потенсиали атомистии истифодашударо месанҷад. Арзишҳои зер арзишҳое мебошанд, ки дар Ҷадвали 1-и манбаъ дода шудаанд; ҳуҷайраҳои холии таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки дар манбаъ арзиши муқоисавӣ пешниҳод нашудааст.

БузургӣNi — симулятсияNi — муқоисаи таҷрибавӣPt — симулятсияPt — муқоисаи таҷрибавӣ
C11261,22 GPa250 GPa358,12 GPa373,42 GPa
C12150,76 GPa151 GPa253,51 GPa241,74 GPa
C44131,71 GPa123,5 GPa77,54 GPa77,65 GPa
Модули ҳаҷмӣ187,58 GPaГузориш нашудааст288,38 GPa276,3 GPa
Модули буриш 1131,71 GPaГузориш нашудааст77,54 GPaГузориш нашудааст
Модули буриш 255,23 GPaГузориш нашудааст52,31 GPaГузориш нашудааст
Коэффисиенти Пуассон0,3660,370,4145Гузориш нашудааст

C11, C12 ва C44 собитҳои мустақиле мебошанд, ки барои тавсифи тензори сахтии эластикии кристалли кубӣ заруранд. C11 бо сахтӣ нисбат ба деформатсияи нормалӣ дар самти меҳвари асосӣ, C12 бо пайвастшавии деформатсияи нормалӣ дар як самт ба шиддат дар самти дигар ва C44 бо деформатсияи буриш алоқаманд аст. Ин арзишҳо ҳатман бо натиҷаҳои таҷрибавӣ яксон буданашон шарт нест; аммо наздикии оқилона санҷишест, ки потенсиали истифодашуда рафтори эластикиро дар минтақаи комилан ғайривоқеӣ тавлид намекунад.

Оё дар таҳқиқот санҷиши классикии аҳамиятнокии оморӣ вуҷуд дорад?

Дар манбаъ таҳлили аҳамиятнокии оморӣ дар шакли p-қимат, фосилаи эътимод ё санҷиши классикии гипотеза гузориш нашудааст. Таҳқиқот асосан тамоюлҳои симулятсияи атомистӣ, каҷҳои механикӣ, зичии нуқсонҳо, собитҳои эластикӣ, харитаҳои деформатсия ва муқоисаи микрографҳои воқеӣ/симулятсияшударо арзёбӣ мекунад.

Муаллифон ба таври возеҳ мегӯянд, ки дар минтақаи пластикӣ давишҳои алоҳидаи симулятсия аз ҷиҳати ташаккули нуқсонҳо метавонанд тағйирёбанда бошанд. Аз ин рӯ, натиҷаҳоро, масалан, тавассути як p-қимат ҳамчун «фарқи аз ҷиҳати оморӣ аҳамиятнок» аз нав баён кардан набояд.

Манбаъҳои асосии хатои GPA дар системаҳои воқеӣ

  • Қабатҳои аморфии сатҳ дар нанозарраҳои воқеӣ метавонанд деформатсияи маҳаллии иловагӣ ба вуҷуд оранд.
  • Нуқсонҳои нуқтавӣ ва дислокатсияҳои қаблан мавҷудбуда метавонанд бо деформатсияи аз таркиб ба вуҷудомада ҳампӯш шаванд.
  • Сарҳадҳои дона ва самтгирии гуногуни кристаллӣ дар як тасвир метавонанд интихоби панҷараи истинодии GPA-ро душвор кунанд.
  • Майдонҳои деформатсияи худи дислокатсияҳо метавонанд аз майдонҳое, ки фарқиятҳои хурди таркиб ба вуҷуд меоранд, калонтар бошанд.
  • Номувофиқии ҳамоҳангии панҷара нисбат ба шуои электронӣ метавонад дар харитаи деформатсия артефакт ба вуҷуд орад.
  • Ниқобҳои Gaussian, ки дар таҳлили FFT истифода мешаванд, метавонанд ба ҷузъиёти натиҷа таъсир расонанд.
  • Таъсирҳои flyback дар сканкунии STEM метавонанд ба геометрияи тасвир хатои иловагӣ ворид кунанд.
  • Хулосабарорӣ аз проексияи дученакаи майдони сеченакаи деформатсия маҳдудияти асосии геометрӣ мебошад.

Ин маҳдудиятҳо маънои беарзиш будани GPA-ро надоранд. Натиҷаи таҳқиқот маҳдудтар аст: бо сифати мувофиқи тасвир, интихоби истинод ва маълумоти мустақили кимиёвӣ/сохторӣ, GPA воситаи умедбахш барои омӯзиши деформатсияи панҷарае мебошад, ки аз фарқиятҳои маҳаллии таркиб дар нанохӯлаҳои Pt–Ni ба вуҷуд меояд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Моделҳои атомистӣ ва нармафзорҳо

УнсурСохтор / арзиши истифодашуда дар манбаъВазифаи илмӣ
Нармафзори MDLAMMPS, 2 Aug 2023 Update 3Эволютсияи вақтӣ дар сатҳи атом ва боркунии механикӣ
Модели байниатомӣ2NN MEAM барои Pt–NiМуайян кардани ҳамкориҳои атомии Pt–Ni
Суръатбахшии GPUKOKKOSСамаранокии ҳисоббарорӣ
Оғози яккристаллӣ23 × 23 × 23 fcc ҳуҷайраи воҳидӣСохтани моделҳои нанокуб ва ҳаҷмӣ
Андозаи тахминии нанозарра≈ 8 nm канорМодели механикии наномиқёс
Шумораи тахминии атомҳо≈ 50.000; вобаста ба модел тағйир меёбадАндозаи системаи атомистӣ
Собити панҷараи Pt3,92 ÅПараметри ибтидоии панҷара
Собити панҷараи Ni3,52 ÅПараметри ибтидоии панҷара
Тавлиди поликристаллӣATOMSK v0.13.1, тесселятсияи VoronoiЭҷоди сарҳадҳои дона ва самтгирии гуногуни кристаллӣ
Ҳаҷмҳои миёнаи дона512, 255, 172, 126, 95 nm³Муқоисаи таъсири механикии сохтори дона
Минимизатсияи энергияГрадиенти конъюгатӣРелаксатсияи мавқеъҳои сунъии дорои энергияи баланд дар геометрияи ибтидоӣ
Мувозинати ҳароратӣ300 K, NVT, Nosé–Hoover, 15 psМувозинат кардани сохтор дар ҳарорати ҳадаф
Қадами асосии вақт1 fs = 0,001 psИнтегратсияи вақти MD
Параметри индентери нанозарраK = 10 eV/ųҲамкории ҳамворӣ–атом
Суръати индентери болоӣ0,015 Å/psФишурдашавии якмеҳварӣ
Суръати муҳандисии деформатсия1,0 × 10⁹ s⁻¹Фишурдашавии нанозарра ва системаи ҳаҷмӣ
Давиши максималии нанозарра2.000.000 қадам = 2 nsТраекторияи фишурдашавӣ
Давиши максималии системаи ҳаҷмӣ350.000 қадам = 0,35 nsТраекторияи фишурдашавӣ
Муҳити DXA / CNAOVITO; барои DXA v3.12.2 нишон дода шудаастТаҳлили дислокатсия ва сохтори маҳаллии кристаллӣ
Симулятсияи STEMabTEM v2.1.3Тавлиди тасвири монанд ба HAADF-STEM-и таҷрибавӣ аз координатаҳои атомӣ
Шиддати суръатбахшии электрон200 keVНамоиш додани оптикаи микроскопи таҷрибавӣ
Буриши нимкунҷа10 mradПараметри оптикии STEM
АбератсияҳоC3 = 0; C5 = −0,005 cmМоделсозии шароити тасвири таҷрибавӣ
GPADigital Micrograph v3.61.4719.0 + GPA plugin v2.1Харитаҳои деформатсияи маҳаллӣ, ҷойивазкунӣ ва гардиш

Протоколи махсуси ҳароратии моделҳои қабатии GPA

Дар моделҳои иловагии яккристаллӣ бо қабатҳои назоратшавандаи таркиб, ки барои санҷиши ҳассосияти GPA омода шудаанд, аввал минимизатсияи энергия анҷом дода шуда, баъд NVT бо термостати Nosé–Hoover дар ҳарорати ҳадафи 300 K иҷро шудааст. Манбаъ параметри хомӯшшавии термостатро 0,1 медиҳад ва қадами вақтро 0,001 ps нишон медиҳад. Дар маҷмӯъ 1.000.000 қадам иҷро шудааст.

Манбаъ воҳиди параметри хомӯшшавиро дар ин ҷумла алоҳида ва равшан нишон намедиҳад. Аз ин рӯ, дар матни Verianla ба арзиши 0,1 воҳиде, ки дар манбаъ зикр нашудааст, илова карда нашудааст.

Бозёфтҳои асосии механикӣ

МуқоисаТамоюли дар манбаъ мушоҳидашудаҲадди тафсир
Интерметаллии Pt₀.₅Ni₀.₅Дар минтақаи эластикӣ ҳам дар моделҳои ҳаҷмӣ ва ҳам нанозарра посухи умумии механикии қавӣ; модули баланди Юнг дар системаи ҳаҷмии интерметаллӣБарои шароити боркунии MD эътибор дорад
Нанозарра / ҳаҷмДар нанозарраҳо умуман шиддати қуллавии пасттар ва диапазони модули камтар; гетерогении маҳаллии бештарГеометрияҳои боркунӣ комилан яксон нестанд
Хӯлаи тасодуфӣ / интерметаллӣДар хӯлаҳои тасодуфӣ рушди пластикии дислокатсия тадриҷитар ва пурларзиштар; дар сохтори интерметаллӣ эволютсияи нуқсонҳо муназзамтарТартиби атомӣ ва таркиб бояд якҷоя арзёбӣ шаванд
Бой аз Ni / бой аз PtДар сохторҳои бой аз Ni ҳамвориҳои дислокатсионӣ камтар; дар сохторҳои бой аз Pt афзоиши ҳамвориҳои нав дар тӯли фишурдашавӣ равшантарБа моделҳои омӯхташудаи манбаъ тааллуқ дорад
Нанозарраи поликристаллӣГузориш шудааст, ки бо кам шудани андозаи миёнаи дона парокандашавии энергия меафзоядБо фаъолияти пластикии зиёдшуда аз самтгириҳои сершумори кристаллӣ алоқаманд дониста шудааст
Ҳассосияти GPA ба таркибДар моделҳои қабатии идеалӣ фарқи таркибии Δx = 0,1 фарқ карда шудДар зарраҳои воқеии нуқсондор фарқкунӣ метавонад душвортар бошад
STEM воқеӣ + GPAГӯшаҳои бой аз Pt ва маркази бой аз Ni профилҳои гуногуни деформатсия нишон додандGPA таҳлили мустақими кимиёвӣ нест; бо EDS якҷо тафсир шудааст

Пастшавиҳои шиддат дар минтақаи пластикӣ

Дар системаҳои ҳаҷмӣ дида шуд, ки баъзе пастшавиҳои калони каҷи шиддат дар ҳамон даврае рух додаанд, ки зичии дислокатсияҳо ногаҳон афзудааст. Тавлиди дислокатсияҳои нав ба кристалл имкон медиҳад ба конфигуратсияҳои пластикии дорои энергияи пасттар гузарад ва қисми энергияи эластикии захирашударо озод кунад. Бо пешрафти деформатсия ҳамкории шумораи зиёди дислокатсияҳо бо ҳам метавонад ҳаракатҳои навро душвор карда, ба сахтшавии дубора мусоидат кунад.

Дар нанозарраҳо пастшавиҳои шиддат умуман аз системаҳои ҳаҷмӣ хурдтаранд ва озодшавии шиддат тавассути ташаккули дислокатсия камтар самаранок аст. Дар деформатсияҳои баланд дар баъзе таркибҳо, ба монанди Pt0.5Ni0.5 ва Pt0.25Ni0.75, сахтшавии деформатсионӣ мушоҳида шуд, ки дар он шиддат метавонист аз максимуми қаблии эластикӣ зиёд шавад. Муаллифон гипотезае пешниҳод мекунанд, ки ин ҳолатро бо якҷояшавӣ ва ҳамкории хатҳои дислокатсионӣ ва ташаккули ҳамвориҳои калонтари дислокатсионӣ алоқаманд мекунад; ин механизм қонуне нест, ки барои ҳамаи шароит бо таҷрибаи мустақил исбот шуда бошад.

Тағйири модули Юнг бо таркиб ва сохтори дона

Гузориш шудааст, ки дар хӯлаҳои тасодуфӣ бо зиёд шудани миқдори Pt модули Юнг умуман кам мешавад; баръакс, қиматҳои баландтарини системаҳои интерметаллии муназзам дар атрофи таркиби эквиатомии Pt0.5Ni0.5 ба вуҷуд омадаанд. Дар моделҳои ҳаҷмӣ низ гузориш шудааст, ки сохторҳои дорои донаҳои камтар умуман модули баландтар доранд.

Манбаъ ин натиҷаҳоро дар Расми 3 бо харитаҳои ранга нишон медиҳад; аммо қимати дақиқи ададии ҳар ҳуҷайра дар матни асосӣ ҳамчун ҷадвали алоҳида дода нашудааст. Аз ин рӯ, дар матни Verianla аз рангҳои Расми 3 модули тахминии ададии Юнг хонда ва ҳамчун маълумоти дақиқ тавлид карда нашудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

  • Дар системаҳои Pt–Ni таркиб, тартиби атомӣ ва майдонҳои маҳаллии деформатсия бо посухи механикии эластикӣ ва пластикӣ алоқаманданд.
  • Дар шароити MD-и омӯхташуда таркиби интерметаллии Pt₀.₅Ni₀.₅ иҷрои қавии механикии эластикӣ нишон медиҳад.
  • Нанозарраҳо ва системаҳои ҳаҷмӣ ҳатто дар як таркиби Pt/Ni метавонанд ҳудудҳои эластикӣ ва тақсимоти маҳаллии деформатсияи гуногун нишон диҳанд.
  • Тавлиди дислокатсияҳо ва тағйироти зичии дислокатсияҳо бо деформатсияи пластикӣ ва озодшавии шиддат алоқаманданд.
  • Хӯлаи тасодуфӣ ва сохтори интерметаллии муназзам ҳатман дар як таркиб эволютсияи якхелаи нуқсонҳоро нишон намедиҳанд.
  • Дар моделҳои идеализатсияшудаи қабатии Pt–Ni GPA тавонист тағйироти маҳаллии деформатсияро, ки аз фарқиятҳои таркибии Δx = 0,1 ба вуҷуд омадаанд, фарқ кунад.
  • Муқоисаи GPA ва EDS дар тасвири воқеии HAADF-STEM мавҷудияти робита байни минтақаҳои бой аз Pt ва бой аз Ni ва деформатсияи маҳаллии панҷараро дастгирӣ мекунад.

Умумисозиҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

Таҳқиқот исбот намекунад, ки таркиби Pt0.5Ni0.5 дар ҳамаи татбиқҳои воқеӣ «мустаҳкамтарин маводи Pt–Ni» аст. Натиҷаҳо дар зери потенсиали муайяни атомистӣ, геометрияҳо, сохторҳои кристаллӣ, ҳарорат, самтҳои боркунӣ ва суръати хеле баланди деформатсияи MD ба даст омадаанд.

Таҳқиқот инчунин нишон намедиҳад, ки GPA метавонад дар ҳар нанозарраи воқеӣ фарқи 10-фоизаи таркибро бе хато чен кунад. Ҷудокунии Δx = 0,1 ба тозатарин шакл дар моделҳои идеализатсияшудаи яккристаллии қабатӣ ба даст омад. Манбаъ муфассал таъкид мекунад, ки дар зарраҳои воқеӣ нуқсонҳо ва артефактҳои тасвиргирӣ метавонанд сигнали деформатсияи аз таркиб пайдошударо пӯшонанд.

GPA усули EDS нест, ки бевосита ҷойгузини таркиби кимиёвӣ шавад. Қувваи муқоисаи зарраи воқеӣ дар таҳқиқот аз арзёбии якҷояи тақсимоти кимиёвӣ бо EDS ва деформатсияи маҳаллии панҷара бо GPA бармеояд.

Маҳдудиятҳои асосӣ

  • Суръати деформатсияи MD 1,0 × 10⁹ s⁻¹ буда, аз боркунии таҷрибавии квазистатикӣ хеле баландтар аст.
  • Аз сабаби ин суръати баланд шиддатҳои ҷорӣшавӣ ва ҷараён бояд ҳамчун ҳадди боло баррасӣ шаванд.
  • Моделҳои идеалии GPA ҷузъиёти сохтори воқеӣ, аз қабили қабати аморфии сатҳ, нуқсони нуқтавӣ, дислокатсияи қаблан мавҷуда ва сарҳади дона, дар бар намегиранд.
  • Эҳтимол дорад, ки дислокатсияҳо дар моделҳои ҳаҷмии даврӣ аз майдонҳои тасвири даврӣ таъсир гиранд; муаллифон гузориш медиҳанд, ки бо системаҳои калонтар санҷиши пешакӣ анҷом дода, рафтори монанд ба даст овардаанд.
  • GPA майдони сеченакаи деформатсияро тавассути проексияи дученакаи микроскопӣ арзёбӣ мекунад.
  • Ҳамоҳангии кристалл нисбат ба шуои электронӣ, ниқобгузории Gaussian ва таъсирҳои STEM flyback метавонанд дар харитаҳои деформатсия артефакт ба вуҷуд оранд.
  • Протоколи муфассали синтези нанозарраҳои воқеӣ дар ин мақола аз нав дода нашуда, ба таҳқиқоти қаблӣ ишора мешавад; барои пурра такрор кардани синтез манбаи қаблии дахлдор зарур аст.
  • Дар манбаъ санҷиши классикии гипотезаи оморӣ, ки ба p-қимат, фосилаи эътимод ё андозаи таъсир асос ёфта бошад, гузориш нашудааст.

Маънои дурусти илмии натиҷаҳо

Ин таҳқиқот нишон медиҳад, ки ҳангоми арзёбии нанохӯлаҳои Pt–Ni танҳо ба таркиби миёнаи кимиёвӣ нигоҳ кардан кофӣ нест. Як таносуби Pt/Ni метавонад дар тартибҳои гуногуни атомӣ, сохторҳои гуногуни дона ё дар ҳузури сатҳҳои озоди наномиқёс нуклеатсияи гуногуни нуқсонҳо ва тақсимоти гуногуни деформатсияро ба вуҷуд орад. Аз ин рӯ, робитаи «таркиб → хусусияти механикӣ» робитаи мустақими яктағйирёбанда нест.

Саҳми дуюми муҳими таҳқиқот нишон додани он аст, ки деформатсияи маҳаллии панҷара на танҳо маҳсули натиҷаи механикӣ, балки сигнали ченшавандае низ мебошад, ки метавонад дар бораи таркиби маҳаллӣ маълумот диҳад. Бо вуҷуди ин, натиҷаҳои GPA набояд бе ба назар гирифтани EDS, самтгирии кристалл, сохтори нуқсонҳо ва артефактҳои тасвиргирӣ ҳамчун ченаки мустақили таркиби кимиёвӣ тафсир карда шаванд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Local Strain in Pt–Ni Bulk and Nanoparticles

Муаллифон: Jairo A. Martínez-Uribe; Joaly Delgado-Alvarez; J. Jesús Velázquez Salazar; Daniel Bahena Uribe; Miguel José-Yacamán; Sergio J. Mejía-Rosales.

Тартиби муаллифон: Тартиб дар манбаъ айнан нигоҳ дошта шудааст. Дар манбаъ дар бораи ҳаммуаллифии аввал ё саҳми баробар изҳорот вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Sergio J. Mejía-Rosales.

Муассисаи 1: Centro de Investigación en Ciencias Físico-Matemáticas (CICFIM), Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Universidad Autónoma de Nuevo León, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, Mexico.

Муассисаи 2: Applied Physics & Materials Science, Northern Arizona University, Flagstaff, Arizona, USA.

Муассисаи 3: Laboratorio Avanzado de Nanoscopía Electrónica (LANE), Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Mexico City, Mexico.

Маҷалла: Chemistry.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Ҷилд / шумора / рақами мақола: 8 / 7 / 97.

DOI: 10.3390/chemistry8070097.

Санаи қабулшавӣ: 15 майи 2026.

Санаи бознигарӣ: 6 июли 2026.

Санаи қабул: 10 июли 2026.

Санаи нашр: 15 июли 2026.

Навъи манбаъ: Мақолаи аслии таҳқиқотӣ (Article). Асоси асосии таҳқиқот симулятсияи ҳисоббарорӣ/атомистии MD мебошад; инчунин муқоисаи HAADF-STEM-и симулятсияшуда ва HAADF-STEM/GPA-и воқеии таҷрибавиро дар бар мегирад.

Вазъи баррасии ҳамтоён: Chemistry аз ҷониби MDPI ҳамчун маҷаллаи илмии баррасишаванда аз ҷониби ҳамтоён нашр мешавад. Мақола сабти нашршудаи Version of Record мебошад, ки санаҳои қабулшавӣ, бознигарӣ, қабул ва нашрро дорад.

Вазъи preprint: Дар манбаи баррасишуда барои ин таҳқиқот версияи preprint зикр нашудааст. Матни Verianla ба версияи нашршудаи маҷалла, ки боргузорӣ шудааст, асос меёбад.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY). © 2026 муаллифон; сабти соҳиби иҷозатнома/ношир MDPI, Basel, Switzerland.

Саҳифаи расмии нашр: https://www.mdpi.com/2624-8549/8/7/97

Пайванди DOI: https://doi.org/10.3390/chemistry8070097

Маводи иловагӣ: Барои мақола Supplementary Materials мавҷуд аст. Дар матни асосӣ ба таҳлилҳои иловагӣ, аз ҷумла Расмҳои S1–S16, ишора шудааст.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia, y Tecnología (CONAHCYT) дар доираи лоиҳаи CF-2023-I-1712 бо номи “Fases, estructura, y propiedades mecánicas de nanoaleaciones multimetálicas” маблағгузорӣ шудааст.

Дастрасии маълумот: Муаллифон қайд мекунанд, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар мақола ва Маводи иловагӣ ҷой доранд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул ирсол шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳмҳои муаллифон: Jairo A. Martínez-Uribe вазифаҳои усул, нармафзор, таҳлили формалӣ, таҳқиқот ва бознигарӣ/таҳрирро иҷро кардааст; Joaly Delgado-Alvarez таҳлили формалӣ, визуализатсия ва бознигарӣ/таҳрир; J. Jesús Velázquez Salazar таҳқиқоти синтез; Daniel Bahena Uribe микроскопияи электронӣ; Miguel José-Yacamán микроскопияи электронӣ ва бознигарӣ/таҳрир; Sergio J. Mejía-Rosales консептуализатсия, дарёфти маблағгузорӣ, идоракунии лоиҳа, тарҳи аввал ва бознигарӣ/таҳрирро ба уҳда гирифтааст.

Ҳадди асосии методологӣ: Маълумоти фишурдашавии механикӣ на аз озмоиши мустақими лаборатории фишурдани нанозарра, балки аз симулятсияи MD ба даст омадааст. Суръати истифодашудаи деформатсия 1,0 × 10⁹ s⁻¹ аз шароити таҷрибавии квазистатикӣ хеле баландтар аст; аз ин рӯ, интиқоли мустақими шиддатҳои мутлақи ҷорӣшавӣ/ҷараён ва динамикаи нуқсонҳои пластикӣ ба миқёсҳои воқеии вақт дуруст нест.

Ҳадди тафсири GPA: Фарқ карда тавонистани фарқи таркибии Δx = 0,1 дар моделҳои идеалии қабатӣ маънои онро надорад, ки дар ҳамаи нанозарраҳои воқеии Pt–Ni ҳамин ҳассосият кафолат дода мешавад. Аморфияти сатҳ, дислокатсияҳо, сарҳадҳои дона, ҳамоҳангии кристалл, ниқобгузории FFT, артефактҳои сканкунии STEM ва таъсирҳои проексияи дученака низ бояд ба назар гирифта шаванд.


Мубодила:

Шарҳҳо пас аз баррасӣ нашр мешаванд. Шарҳи шумо ба раванди тасдиқ фиристода шуда, пас аз пазируфта шудан намоён мегардад.

Шарҳ гузоред

Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд