Структура НКМ

Рис. 1. Схематическое представление структуры нанокристаллического материала. Серые кружки - атомы кристалллитов, черные - межкристаллитных границ.

Нанокристаллические материалы — это одно- или многофазные поликристаллы с размером зерна от 1 до 15 нм. В таких материалах от 2 до 50% объема приходится на межзеренные или межфазные границы. Многие ученые считают, что структурное состояние атомов, составляющих межзеренные или межфазные границы, отличается от структурного расположения атомов не только в кристаллах, но и в аморфных твердых телах. Разупорядоченная структура границ зерен или межфазных границ в НКМ может быть подобна газообразному беспорядку расположения атомов в пространстве [1]. Схематическое расположение атомов в двумерном пространстве нанокристаллического материала представлено на рис. 1. Атомы химически идентичны. С помощью мёссбауэровской спектроскопии нанокристаллического железа было показано [4], что НКМ может быть разделен на две структурные компоненты: кристаллическую, которая включает в себя атомы, расположенные внутри кристаллитов, и межкристаллитную, образуемую из всех атомов, расположенных в границе. Расположение в пространстве граничных атомов отличается от расположения решеточных атомов. В кристаллитах имеется дальний порядок расположения атомов. Атомная структура границ не является простой и зависит от многих параметров, в первую очередь от ориентировки двух соседних кристаллов. Расположение атомов в границе A отличается от аналогичного в границе В. Поскольку кристаллиты, формирующие нанокристаллический материал, ориентированы случайно, то таких границ, имеющих различное строение, может быть порядка 10¹⁹ в 1 см³. Следовательно, межкристаллитная компонента представляет собой огромную сумму различных положений атомов в пространстве, задаваемых различно ориентированными кристалликами. Хаотичное расположение атомов в границе — характерная черта нанокристаллических материалов.