Nucleation and Growth in Nanosystems: Some New Concepts

Abstract

Review covers some new concepts in theory and modelling of the initial stages of solid-state reactions in thin films, multilayers, nanoparticles, and bulk nanocrystalline materials. The following topics are included: possibility of oscillatory ordering and nucleation in the sharp concentration gradient; criteria of suppression/growth of stable and metastable phases at the nucleation stage; possible nucleation modes in sharp concentration gradient and their competition; competitive nucleation and decomposition in small volumes; criteria of unambiguous choosing the parameters of discontinuous precipitation based on the balance and maximum production of the entropy; formation of nanostructure under uniaxial compression of single-crystalline alloy.

Обзор содержит набор некоторых новых концепций в теории и моделировании начальных стадий твердофазных реакций в тонких пленках, мультислоях, наночастицах и в объеме нанокристаллических материалов. Обсуждаются следующие темы: возможность осцилляционного упорядочения и зародышеобразования в поле градиента концентрации; критерий подавления/роста стабильных и метастабильных фаз на стадии зародышеобразования; возможность различных мод зародышеобразования в поле градиента концентрации и их конкуренция; конкурентное зародышеобразование и распад в малых объемах; критерий однозначного выбора параметров ячеистого распада, основанный на балансе и максимуме производства энтропии; формирование наноструктур под воздействием одноосного сжатия монокристаллического сплава

Огляд містить набір деяких нових концепцій в теорії і моделюванні початкових стадій твердофазних реакцій у тонких плівках, мультишарах, наночастинках та в об’ємі нанокристалічних матеріалів. Обговорено наступні теми: можливість осциляційного впорядкування і зародкоутворення в полі градієнта концентрації; критерій пригнічення/росту стабільних і метастабільних фаз на стадії зародкоутворення; можливість різних мод зародкоутворення в полі градієнта концентрації та їх конкуренція; конкурентне зародкоутворення і розпад в малих об’ємах; критерій однозначного вибору параметрів коміркового розпаду, що базується на балансі та максимумі виробництва