Физическая кинетика атомных процессов в наноструктурах: учебное пособие для вузов

Пособие посвящено описанию закономерностей и механизмов атомных процессов в наноструктурах. Ключевыми направлениями в кинетике атомных процессов являются процессы образования наночастиц, включая углеродные нанотрубки и фуллерены, на поверхности, в объеме материалов, в каналах и порах, процессы формирования пленок нанометровой толщины, многослойных сэндвичей, упорядоченных наноструктур из наночастиц в объеме материалов и на поверхности, процессы нанопрофилирования, полировки, формирования нанопористых сред и при их использовании. Пособие ограничено пятью примерами неравновесных процессов, на которых демонстрируется реализация различных сценариев формирования наноструктур с различными свойствами в зависимости от давления, температуры, концентрации, и соотношением между характерным временем наблюдения и характеристиками системы. Они являются ключевыми в нескольких современных технологиях, широко используемых либо разрабатываемых в настоящее время. На этих примерах показаны возможности современных экспериментальных методов исследования процессов в наносистемах, описаны закономерности и механизмы процессов. Изложены аналитические методы теоретического описания атомных процессов, основанные на методе функционала плотности и кинетических уравнениях для плотной системы частиц. Эти методы позволяют выяснить возможные сценарии развития процессов, вычислить измеряемые величины, сравнить полученные зависимости с экспериментальными данными и предсказать возможные свойства наночастиц и наноструктур. Изложенное в книге отражает современное состояние представлений о кинетике рассмотренных неравновесных процессов. Предназначено для студентов НИЯУ МИФИ, обучающихся по специальностям «Физика кинетических явлений», «Физика конденсированного состояния». Может быть полезно для студентов и аспирантов ведущих вузов РФ, а также для специалистов, занимающихся исследованиями наносистем и разработкой нанотехнологий.