Холодная сварка: явление спонтанного самовосстановления и формирования формы на наноуровне

Дургеш В.
Вагле ^и
и

Гэри А.
Бейкер* ^и

Принадлежности автора

*

Соответствующие авторы

^и

Кафедра химии, Университет Миссури-Колумбия, Колумбия, Миссури, США

Электронная почта:
[email protected]

Аннотация

rsc.org/schema/rscart38″> Установление прямых тесных связей между отдельными нанообъектами имеет решающее значение для изготовления иерархических и многофункциональных наноструктур с унаследованными свойствами, превосходящими свойства, возникающие у отдельного объекта. В этом обзоре мы представляем и обсуждаем значение холодной сварки , интригующего способа соединения в условиях окружающей среды между наночастицами, тонкими металлическими пленками или нанопроволоками. На процесс холодной сварки сильно влияют такие факторы, как химический состав поверхности (активация, пассивация) и химическая природа материала. Независимо от размеров и морфологии исходных частиц процесс обусловлен необходимостью минимизировать поверхностный химический потенциал. Из недавних исследований видно, что быстрые перегруппировки атомов, поверхностная диффузия и скачки атомов являются основными способами переноса атомов на наноразмерных металлических поверхностях. Таким образом, сильно искривленные поверхности обычно заполняются, чтобы минимизировать кривизну поверхности, удовлетворяя критерию уменьшенной свободной энергии. Возможно создание бездефектных монокристаллических наноматериалов через трехмерное (3-D) вращение или атомную ориентацию кристаллографических плоскостей на границе между частицами, новый процесс ремоделирования, характерный для холодной сварки. Холодная сварка успешно применялась для синтеза с помощью шаблона разнообразных и интересных морфологий, включая нанорешетки, нанотрубки и мультиподы, а также для переноса металлических нанообъектов на металлические поверхности. Несмотря на то, что был достигнут значительный прогресс в создании нанопереходов, он по-прежнему в значительной степени ограничивается синтезом с помощью шаблона. Однако существуют огромные возможности для улучшения и расширения феномена холодной сварки в направлении коалесценции на конкретных участках, точного морфологического и размерного контроля нанопереходов и создания бездефектных гетерометаллических переходов, среди других областей. Хотя мы знакомим читателя с новаторскими примерами холодной сварки, описанными несколькими пионерами в этой области, многочисленные примеры, обсуждаемые в этом обзоре, являются «найденными» примерами, которые в оригинальной публикации на самом деле не упоминаются как холодная сварка, хотя оглядываясь назад, их явно следует классифицировать как таковые, и они вносят важный вклад в наше понимание этого явления.