В НовГУ объяснили, почему наносплавы «выворачиваются наизнанку»

27 мая 2026, 15:43   46

Наночастицы металлов ведут себя не так, как привычные материалы. Микросплав из никеля и хрома способен «выворачиваться наизнанку» при изменении температуры, а частица из 13 атомов заставляет ученых сомневаться в законах физики. Эти и другие свойства микромира обсуждают исследователи на XVI Всероссийской конференции с международным участием «Химическая термодинамика и кинетика», которая проходит в ИНТЦ «Валдай» НовГУ.

Конференция призвана объединить российских и зарубежных ученых, работающих на стыке химии, физики, физико-химической информатики, материаловедения и компьютерного моделирования, в единое научно-образовательное пространство.

— Новгородский университет — один из ведущих организаторов конференции с 2011 года, и примерно каждая третья встреча проходит в Великом Новгороде, — пояснил директор Политехнического института НовГУ Владимир Шульцев. — На эти пять дней университет станет площадкой для дискуссий по актуальным проблемам химии и физики и работы над технологиями будущего. Это отличный шанс для студентов профильных направлений услышать доклады ведущих ученых и лично задать им вопросы.

Один из докладов посвятили поверхностной энергии металлических наночастиц. Если на макроуровне это явление достаточно хорошо изучено, то на уровне наночастиц физики сталкиваются с противоречиями, которые не могут разрешить до сих пор.

— В одном из направлений мы оценивали, как меняется поверхностная энергия наночастицы в зависимости от её размера, — пояснил профессор кафедры общей физики Тверского государственного университета Владимир Самсонов. — Крупные многогранники из десятков и сотен атомов ведут себя предсказуемо. Но как только мы переходим к частице всего из 13 атомов, показатели начинают резко отклоняться от нормы. Еще в XX веке ученые использовали формулу Русанова, согласно которой поверхностное натяжение меняется пропорционально радиусу частицы. Однако недавние исследования коллег в Новосибирске показали: на наноуровне такой строгой зависимости нет. Оценивать поверхностную энергию наночастиц имеет смысл только тогда, когда у них есть четко выраженная грань.

Еще один важный вопрос — стабильность наноструктур. На ребрах и вершинах нанокристаллов скапливается избыток энергии, в отличие от плоских граней. И это может влиять на изменение площади граней частицы.

Когда ученые работают со сложными частицами, состоящими из нескольких металлов, они исследуют процессы сегрегации. Это то, как именно металлы распределяются внутри слоёв: какие из них стремятся к центру наночастицы, а какие — выталкиваются на ее поверхность. Такие исследования важны для изучения свойств наносплавов и дальнейшего их применения.

— Одним из факторов сегрегации является поверхностная энергия: металл с более низким таким показателем должен быть снаружи, а с более высоким — в центре, — объяснил Владимир Самсонов. — В практике встречаются необычные составы, чья сегрегация может меняться в зависимости от различных факторов. Например, в сплаве никель-хром происходит «кроссовер» при разной температуре: при низкой снаружи частицы располагается хром, а при высокой — никель. Также на этот процесс влияет концентрация: если хрома в сплаве становится слишком мало, на поверхность снова выходит никель.

Помимо физики наночастиц, в первый день конференции ученые обсудили развитие химической термодинамики в России, особенности окисления гормонов (катехоламинов) в воде и динамику одномерных кристаллических решеток. Впереди у участников еще несколько дней работы. В программе — доклады об использовании искусственного интеллекта для моделирования процессов в сельском хозяйстве, технологии безопасной переработки стеклопластика и другие разработки.

Конференция проходит с 25 по 29 мая. Участниками стали более 100 учёных вузов Великого Новгорода, Москвы, Санкт-Петербурга, Твери, Иваново, Махачкалы, Донецка, Уфы, Пензы, Ставрополя, Ростова-на-Дону, Зеленограда, Казани, Ярославля, Улан-Уде, Абакана и Республики Беларусь.

По результатам конференции сформируют сборник тезисов, а часть докладов войдёт в спецвыпуск «Вестника Новгородского государственного университета».

Эту и другие новости читайте в официальном МАХ-канале Новгородского университета.