Трещинообразование в кристаллах может резко усиливаться в нано диапазоне.
Наноструктуры определенного размера смогут быть склонны к сильному трещинообразованию. Таков итог изучений, совершённых группой исследователей из Национальной Лаборатории Лоуренса в Ливерморе (Lawrence Livermore National Laboratory) и Лос Аламосской Национальной Лаборатории (Los Alamos National Laboratory), каковые опубликованы кратким сообщением в августовском номере Physical Review B (Condensed Matter and Materials Physics), August 2008, Volume 78, Number 50.
По мере приближения структуры к наноразмерам, ядерные колебания (они же фононы) становятся ощутимыми и по величине и по форме. Эти эффекты занимают важное место в переносе тепла, термодинамической стабильности и электронных процессах. Одновременно с этим немногое известно об их роли в процессах трещинообразования.
В новых изучениях ученые поняли, что при определенных толщинах, избыточная энтропия ограниченных колебаний понижает граничную энергию трещинообразования, что ведет к появлению своеобразных трещин, определяемых размерами образования.
Несколько Майкла Манли (Michael Manley) поняла, что частицы, организованные на протяжении реакции церия с водородом (гидрид церия) расслаивались в пластинки, составляющие стопку. Такие пластинки имели два характеристических размера по толщине – 100 нм и 30 нм. Результаты имеют ответственное значение для проектирования и расчёта наноструктур.
Это кроме этого может оказаться нужным в процессах создания громадных количеств наноматериалов.
Изображения стопки пластин гидрида церия, полученные посредством сканирующего электронного микроскопа: а) Простой кластер слоистых пластин; б) Увеличенное изображение торца пластин; в) Увеличенное изображение другого участка торца пластин, демонстрирующее узкую трещину.
Времена возбуждения фононов в большинстве случаев составляют пикосекунды, тогда как рост трещины есть значительно более медленным процессом, включающий в себя одновременное смещение многих ядерных плоскостей на довольно громадные расстояния если сравнивать с амплитудами вибраций атомов. Это указывает, что изоляция фононов обязана происходить в один момент с развитием трещины. В отличие от термодинамической стабильности, растрескивание есть процессом, ослабляющим связи.
Локальное ослабление может стать ответственным в общем ходе трещинообразования. Это может иметь важные последствия не только для структур малых характеристических размеров, но и для более массивных по количеству структур наноматериалов.