Contribution of autoadsorption to the interfacial energy of a bimetallic nanoparticle at the interface with the melt

Authors

  • Arefieva L.P. Don State Technical University, Gagarin sq. 1, Rostov-on-Don, 344000, Российская Федерация ORCID 0000-0003-2431-6897

UDC

544.72

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-19-1-70-74

Abstract

An expression is obtained that makes it possible to calculate the contribution of the adsorption of intrinsic atoms of the components of a bimetallic nanoparticle for the interface with a layer of its own melt. For calculations, only two characteristics of the components are used - the gram-atom volume and the heat of fusion. It was believed that the properties of the alloy were subject to Vegard's rule. The dependence of the heat of fusion on the particle size was not taken into account. The size and concentration dependences of the autoadsorption energy are analyzed using the palladium-platinum system as an example. It is shown that the contribution of autoadsorption is of the same order of magnitude as the values ​​of the interfacial energy and, therefore, taking it into account will improve the agreement between the calculated and experimental data on the interfacial energy and the wetting angle of the crystal-melt system.

Keywords:

autoadsorption, bimetallic nanoparticles, interfacial energy, melt

Author Info

Ludmila P. Arefieva

канд. физ.-мат. наук, доцент, доцент кафедры "Физическое и прикладное материаловедение" Донского государственного технического университета

e-mail: Ludmilochka529@mail.ru

References

  1. Васильев С.А., Романов А.А., Востров Н.В., Скопич В.Л., Савина К.Г. Изучение размерных зависимостей теплот плавления и кристаллизации нанокластеров платины и палладия методом молекулярной динамики. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, 2019, вып. 11, с. 436–442. [Vasilyev S.A., Romanov A.A., Vostrov N.V., Skopich V.L., Savina K.G. Molecular dynamics study of size dependences of melting and crystallization heats of platinum and palladium nanoclusters. Fiziko-khimicheskiye aspekty izucheniya klasterov, nanostruktur i nanomaterialov = Physical and chemical aspects of the study of clusters, nanostructures and nanomaterials, 2019, no. 11, pp. 436–442. (in Russian)]
  2. Сдобняков Н.Ю., Самсонов В.М., Кульпин Д.А., Базулев А.Н., Соловьев Д.А. Исследование теплоты испарения нанокапель. Альманах современной науки и образования, 2008, № 1, с. 187–189. [Sdobnyakov N.Yu., Samsonov V.M., Kulpin D.A., Bazulev A.N., Soloviev D.A. Study of the heat of evaporation of nanodroplets. Al'manakh sovremennoy nauki i obrazovaniya = Almanac of modern science and education, 2008, no. 1, pp. 187–189. (in Russian)]
  3. Арефьева Л.П., Шебзухова И.Г. Межфазная энергия нанокристаллов сплавов палладий-платина на границе с жидкой фазой. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения, 2017, т. 17, № 1, с. 124–127. [Aref'eva L.P., Shebzukhova I.G. Interfacial energy of nanocrystals of palladium-platinum alloys at the boundary with the liquid phase. Fundamental'nyye problemy radioelektronnogo priborostroyeniya = Fundamental problems of radioelectronic instrumentation, 2017, vol. 17, no. 1. pp. 124–127. (in Russian)]
  4. Арефьева Л.П., Шебзухова И.Г. Межфазная энергия металлических нанокристаллов на границе со слоем конечной толщины. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения, 2018, т. 18, № 1, с. 62–65. [Aref'eva L.P., Shebzukhova I.G. Interfacial energy of metallic nanocrystals at the boundary with a layer of finite thickness. Fundamental'nyye problemy radioelektronnogo priborostroyeniya = Fundamental problems of radioelectronic instrumentation], 2018, vol. 18, no. 1, pp. 62–65. (in Russian)]
  5. Яковлев В.М., Крестелев А.И. Об учете вклада автоадсорбции при оценках межфазной энергии системы твердый металл-собственный расплав. Письма в журнал технической физики, 1998, т. 24, № 5, с. 81–83. [Yakovlev V.M., Krestelev A.I. Allowance for the contribution of self-adsorption in estimates of the interphase energy in a solid-metal-own-melt system. Pis'ma v zhurnal tekhnicheskoy fiziki = Technical Physics Letters, 1998, vol. 24, no. 3, pp. 201–202. (in Russian)]
  6. Благин А.В., Лунина М.Л., Нефедов В.В., Попова И.Г. Физико-химические аспекты формирования многокомпонентных твердых растворов в неоднородном тепловом поле. Инженерный вестник Дона, 2020, № 5, с. 4. [Blagin A.V., Lunina M.L., Nefedov V.V., Popova I.G. Physico-chemical aspects of the formation of multicomponent solid solutions in an inhomogeneous thermal field. Inzhenernyy vestnik Dona = Engineering Bulletin of the Don, 2020, no. 5, pp. 4. (in Russian)]
  7. Задошенко Е.Г., Оленина К.В., Часникова А.А. Получение и адсорбционные характеристики наноразмерных ферритов никеля и меди. В: Материалы национальной научно-практической конференции <<Актуальные проблемы науки и техники>>, 2020, с. 1860–1862. [Zadoshenko E.G., Olenina K.V., Chasnikova A.A. Obtaining and adsorption characteristics of nanosized ferrites of nickel and copper. Materialy natsional'noy nauchno-prakticheskoy konferentsii ``Aktual'nyye problemy nauki i tekhniki'' = Proceedings of the national scientific-practical conference ``Actual problems of science and technology'', 2020, pp. 1860–1862. (in Russian)]
  8. Бутенко В.И. Технологическая совместимость материалов поверхностного слоя деталей. В: Материалы XI Международной научно-технической конференции ассоциации технологов-машиностроителей "Инновационные технологии машиностроения в транспортном комплексе", 2020, с. 18–22. [Butenko V.I. Technological compatibility of materials of the surface layer of parts. In: Materialy XI Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii assotsiatsii tekhnologov-mashinostroiteley "Innovatsionnyye tekhnologii mashinostroyeniya v transportnom komplekse" = Proceedings of the XI International Scientific and Technical Conference of the Association of Mechanical Engineering Technologists ``Innovative technologies of mechanical engineering in the transport complex'', 2020, pp. 18–22. (in Russian)]
  9. Андреев Ю.Я. Автоадсорбция атомов и обогащение вакансиями поверхностного слоя металлов. Журнал физической химии, 2000, т. 74, № 5, с. 913–916. [Andreev Yu.Ya. Autoadsorption of atoms and the enrichment of the surface layer of metals in vacancies. Zhurnal fizicheskoy khimii = Russian Journal of Physical Chemistry A, 2000, vol. 74, no. 5, pp. 913–916. (in Russian)]
  10. Андреев Ю.Я. Равновесная адсорбция собственных атомов (автоадсорбция) на низкоиндексных гранях монокристалла бинарного сплава металлов с гранецентрированной кубической структурой. Журнал физической химии, 2002, т. 76, № 2, с. 338–343. [Andreev Yu.Ya. Equilibrium adsorption of intrinsic atoms (autoadsorption) on low-index faces of a binary alloy of face-centered cubic metals. Zhurnal fizicheskoy khimii = Journal of Physical Chemistry, 2002, vol. 76, no. 2, pp. 338–343. (in Russian)]
  11. Юров В.М. Поверхностная энергия и автоадсорбция. Тенденции развития науки и образования, 2020, № 65-2. С. 6–9. [Yurov V.M. Surface energy and autoadsorption. Tendentsii razvitiya nauki i obrazovaniya = Trends in the development of science and education, 2020, no. 65-2. pp. 6–9. (in Russian)]
  12. Дохов М.П. О пределах применимости уравнений Юнга. Конденсированные среды и межфазные границы, 2021, т. 23, № 2, с. 218–222. [Dokhov M.P. On the limits of applicability of Young's equations. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases, 2021, vol. 23, no. 2, pp. 218–222. (in Russian)]
  13. Dokhov M.P. Wettability of solid nickel by melted chlorides of alkaline and alkalinearth metals and their interfacial characteristics. European Journal of Natural History, 2018, iss. 5, pp. 59–62.
  14. Арефьева Л.П., Шебзухова И.Г. Влияние поверхностных межфазных характеристик на поведение фазовой диаграммы наночастиц сплава палладий-платина. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, 2020, № 12, с. 243–251. [Aref'eva L.P., Shebzukhova I.G. The influence of surface interphase characteristics on the behavior of the phase diagram of nanoparticles of the paladium-platinum alloy. Fiziko-khimicheskiye aspekty izucheniya klasterov, nanostruktur i nanomaterialov = Physical and chemical aspects of the study of clusters, nanostructures and nanomaterials, 2020, no. 12, pp. 243–251. (in Russian)]
  15. Aref`eva L.P., Dolgachev Y.V. Phase diagram of nanoparticles of palladium-platinum alloys. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021, vol. 1029, Dynamics of Technical Systems (DTS 2020) 11–13 September 2020, Rostov-on-Don, Russia, p. 012058. DOI 10.1088/1757-899X/1029/1/012058

Downloads

Issue

2022. Vol. 19. No. 1

Section

Physics

Pages

70-74

Submitted

2022-02-12

Published

2022-03-30

How to Cite

Arefieva L.P. Contribution of autoadsorption to the interfacial energy of a bimetallic nanoparticle at the interface with the melt. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2022, vol. 19, no. 1, pp. 70-74. DOI: https://doi.org/10.31429/vestnik-19-1-70-74 (In Russian)

Copyright (c) 2022 Arefieva L.P.

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.