МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ НИОБИЯ И ЕГО НАНОПЛЕНОК: СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ И ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Сведения об авторах
- Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, Ижевск, Российская Федерация
- Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, Ижевск, Российская Федерация
Аннотация
Работа посвящена исследованию механических свойств наноматериалов из ниобия. Исследования проводились при помощи атомистического математического моделирования с помощью метода молекулярной динамики. В качестве силового потенциала был использован модифицированный метод погруженного атома. В исследовании проведен комплексный анализ механических свойств кристаллического ниобия и его нанопленок с использованием математического моделирования, а также изучены остаточные напряжения при осаждении нанопленки кобальта. Для кристаллического ниобия установлено, что скорость деформации существенно влияет на неупругое поведение материала, в то время как упругий отклик (модуль Юнга ≈ 120 ГПа) демонстрирует высокую согласованность с литературными данными (погрешность 3,2 %), подтверждая адекватность модели. Разрушение образца происходит ближе к центру, сопровождаясь образованием зон разрыва при критической деформации, что указывает на послойную перестройку структуры. Исследование нанопленок ниобия выявило снижение модуля Юнга до 30 ГПа при толщине 3,3 нм, что объясняется эффектами микроразмеров, дефектами и границами зерен. Наблюдаемое перед разрушением чередование упорядоченных и неупорядоченных атомных зон подчеркивает роль структурной неоднородности. При осаждении 1,5 нм пленки кобальта на ниобиевую подложку выявлены колебательные изменения компонент тензора напряжений, связанные с тепловыми флуктуациями и локальным взаимодействием. Гидростатическое напряжение близко к нулю, что свидетельствует об отсутствии объемных деформаций. Ключевым выводом является доминирование упругих деформаций в подложке, несмотря на воздействие осаждаемых атомов. Работа демонстрирует высокую чувствительность механических свойств ниобия к структурным особенностям и внешним условиям. Полученные результаты значимы для проектирования наноустройств и покрытий, где критичны контроль остаточных напряжений и учет размерных эффектов.
Ключевые слова
Simulation of deformation behavior of niobium and its nanofilms: structural changes and residual stresses
The work is devoted to the study of mechanical properties of niobium nanomaterials. The studies were carried out using atomistic mathematical modeling using the molecular dynamics method. A modified embedded atom method was used as a force potential. The study carried out a comprehensive analysis of the mechanical properties of crystalline niobium and its nanofilms using mathematical modeling, and also studied the residual stresses during the deposition of a cobalt nanofilm. For crystalline niobium, it was found that the strain rate significantly affects the inelastic behavior of the material, while the elastic response (Young's modulus ≈ 120 GPa) demonstrates high consistency with literature data (error 3.2%), confirming the adequacy of the model. The destruction of the sample occurs closer to the center, accompanied by the formation of rupture zones at critical deformation, which indicates a layer-by-layer rearrangement of the structure. The study of niobium nanofilms revealed a decrease in Young's modulus to 30 GPa at a thickness of 3.3 nm, which is explained by microsize effects, defects and grain boundaries. The alternation of ordered and disordered atomic zones observed before failure emphasizes the role of structural inhomogeneity. When depositing a 1.5 nm cobalt film on a niobium substrate, oscillatory changes in the stress tensor components associated with thermal fluctuations and local interactions were revealed. Hydrostatic stress is close to zero, indicating the absence of volumetric deformations. The key conclusion is the dominance of elastic deformations in the substrate, despite the effect of deposited atoms. The work demonstrates a high sensitivity of the mechanical properties of niobium to structural features and external conditions. The results are important for the design of nanodevices and coatings, where control of residual stresses and consideration of size effects are critical.
Keywords
Литература
- 1.Атомно-слоевое осаждение и термические превращения титан-ванадиевых оксидных тонких пленок / А.И. Абдулагатов, А.М. Максумова, Д.К. Палчаев, М.Х. Рабаданов, И.М. Абдулагатов // Журнал прикладной химии. – 2021. – Т. 94, № 7. – С. 835–848. Scholar
- 2.George, S.M. Atomic layer deposition: an overview / S.M. George // Chemical reviews. – 2010. – Vol. 110, no. 1. – P. 111–131. DOI: 10.1021/cr900056b Scholar
- 3.Морозова, А.А. Атомно слоевое осаждение сверхтонких пленок для наноэлектроники / А.А. Морозова // Наноинженерия. – 2012. – № 11. – С. 3–6. Scholar
- 4.Кашин, А.С. Формирования наноразмерных покрытий и наночастиц металлов путем магнетронного распыления и их исследование методом сканирующей электронной микроскопии / А.С. Кашин, В.П. Анаников // Известия Академии наук. Серия химическая. – 2011. – № 12. – С. 2551–2551. Scholar
- 5.Gudmundsson, J.T. Introduction to magnetron sputtering / J.T. Gudmundsson, D. Lundin // High power impulse magnetron sputtering: chapter in book. – Elsevier, 2020. – P. 1–48. DOI: 10.1016/B978-0-12-812454-3.00006-1 Scholar
- 6.Структура покрытий Ir-Al2O3, полученных методом химического осаждения из паровой фазы в атмосфере водорода / Н.В. Гельфонд, Н.Б. Морозова, И.К. Игуменов, Е.С. Филатов, С.А. Громилов, Р.И. Квон // Журнал структурной химии. – 2009. – Т. 50, № 5. – С. 955–959. Scholar
- 7.Zhang, Y.I. Review of chemical vapor deposition of graphene and related applications / Y.I. Zhang, L. Zhang, C. Zhou // Accounts of chemical research. – 2013. – Vol. 46, no. 10. – P. 2329–2339. DOI: 10.1021/ar300203n Scholar
- 8.Vacancy dynamics in niobium and its native oxides and their potential implications for quantum computing and superconducting accelerators / M. Wenskat, J. Čížek, M.O. Liedke, M. Butterling, M. Stiehl, G.D.L. Semione [et al.] // Physical Review B. – 2022. – Vol. 106, no. 9. – P. 094516. DOI: 10.1103/PhysRevB.106.094516 Scholar
- 9.Niobium quarter-wave resonator with the optimized shape for quantum information systems / S.V. Kutsaev, K. Taletski, R. Agustsson, P. Carriere, A.N. Cleland, Z.A. Conway, É. Dumur, A. Moro, A.Y. Smirnov // EPJ quantum technology. – 2020. – Vol. 7, no. 1. – P. 1–17. DOI: 10.1140/epjqt/s40507-020-00082-8 Scholar
- 10.Ultra-high field NMR and MRI–the role of magnet technology to increase sensitivity and specificity / E. Moser, E. Laistler, F. Schmitt, G. Kontaxis // Frontiers in Physics. – 2017. – Vol. 5. – P. 33.1–15. DOI: 10.3389/fphy.2017.00033 Scholar
- 11.Ciovati, G. Effect of low-temperature baking on the radio-frequency properties of niobium superconducting cavities for particle accelerators / G. Ciovati // Journal of applied physics. – 2004. – Vol. 96, no. 3. – P. 1591–1600. DOI: 10.1063/1.1767295 Scholar
- 12.Ricker, R.E. Evaluation of the propensity of niobium to absorb hydrogen during fabrication of superconducting radio frequency cavities for particle accelerators / R.E. Ricker, G.R. Myneni // Journal of research of the National Institute of Standards and Technology. – 2010. – Vol. 115, no. 5. – P. 353–371. DOI: 10.6028/jres.115.025 Scholar
- 13.Schubert, W.K. Electron-energy-loss spectra of vanadium, niobium, molybdenum, and tantalum / W.K. Schubert, E.L. Wolf // Physical Review B. – 1979. – Vol. 20, no. 5. – P. 1855. DOI: 10.1103/PhysRevB.20.1855 Scholar
- 14.Beall, Jr W.T. AC Energy Losses Above and Below Hcl in Niobium and Niobium-25 At.% Zirconium / W.T. Beall Jr, R.W. Meyerhoff // Journal of Applied Physics. – 1969. – Vol. 40, no. 5. – P. 2052–2059. DOI: 10.1063/1.1657910 Scholar
- 15.Niobium-Based Oxide for Anode Materials for Lithium-Ion Batteries / Y. Sheng, Y. Wang, S. Yin, L. Zhao, X. Zhang, D. Liu, G. Wen // Chemistry–A European Journal. – 2024. – Vol. 30, no. 19. – P. e202302865. DOI: 10.1002/chem.202302865 Scholar
- 16.The role of niobium in layered oxide cathodes for conventional lithium-ion and solid-state batteries / B.N. Nunes, W. van den Bergh, F. Strauss, A. Kondrakov, J. Janek, T. Brezesinski // Inorganic Chemistry Frontiers. – 2023. – Vol. 10, no. 24. – P. 7126–7145. DOI: 10.1039/D3QI01857A Scholar
- 17.Niobium doped lithium titanate as a high rate anode material for Li-ion batteries / B. Tian, H. Xiang, L. Zhang, Z. Li, H. Wang // Electrochimica Acta. – 2010. – Vol. 55, no. 19. – P. 5453–5458. DOI: 10.1016/j.electacta.2010.04.068 Scholar
- 18.Xu, L. A promising electrode material modified by Nb-doped TiO2 nanotubes for electrochemical degradation of AR 73 / L. Xu, G. Liang, M. Yin // Chemosphere. – 2017. – Vol. 173. – P. 425–434. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.01.077 Scholar
- 19.Lee, G.R. Studies on the electrochemical deposition of niobium oxide / G.R. Lee, J.A. Crayston // Journal of Materials Chemistry. – 1996. – Vol. 6, no. 2. – P. 187–192. DOI: 10.1039/JM9960600187 Scholar
- 20.Investigating the structure and biocompatibility of niobium and titanium oxides as coatings for orthopedic metallic implants / D. Pradhan, A.W. Wren, S.T. Misture, N.P. Mellott // Materials Science and Engineering: C. – 2016. – Vol. 58. – P. 918–926. DOI: 10.1016/j.msec.2015.09.059 Scholar
- 21.Niobium based coatings for dental implants / G. Ramírez, S.E. Rodil, H. Arzate, S. Muhl, J.J. Olaya // Applied Surface Science. – 2011. – Vol. 257, no. 7. – P. 2555–2559. DOI: 10.1016/j.apsusc.2010.10.021 Scholar
- 22.Milanović M. Nikolić L.M., Stijepović I., Kontos A.G., Giannakopoulos K.P. Steps in growth of Nb-doped layered titanates with very high surface area suitable for water purification // Materials Chemistry and Physics. – 2014. – Vol. 148, No. 3. – pp. 874-881. doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.08.064 Scholar
- 23.Sievers M.R., Armentrout P.B. Gas phase activation of carbon dioxide by niobium and niobium monoxide cations // International journal of mass spectrometry. – 1998. – Vol. 179. – pp. 103-115. doi: 10.1016/S1387-3806(98)14064-2 Scholar
- 24.Huff, M. Residual stresses in deposited thin-film material layers for micro-and nano-systems manufacturing / M. Huff // Micromachines. – 2022. – Vol. 13, no. 12. – P. 2084.1–56. DOI: 10.3390/mi13122084 Scholar
- 25.Li, X. Microstructure and stress evolution of W nanofilms prepared by arc ion plating under different deposition time and substrate bias / X. Li, Z. Mu, X. Song // Journal of Materials Science. – 2024. – Vol. 59, no. 40. – P. 19254–19272. DOI: 10.1007/s10853-024-10329-9 Scholar
- 26.Швейкин, А.И. Двухуровневая конститутивная модель металла с комплексным учетом изменяющихся температурно-скоростных условий / А.И. Швейкин, А.А. Вишнкова, П.В. Трусов // Физическая мезомеханика. – 2024. – Т. 27, № 2. – С. 50–68. DOI: 10.55652/1683-805X_2024_27_2_50-68 Scholar
- 27.Многоуровневая модель описания мартенситного превращения: формирование полиэдрической структуры мартенсита / А.Н. Подседерцев, Н.С. Кондратьев, П.В. Трусов, Е.С. Макаревич // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2024. – № 2. – С. 79–96. DOI: 10.15593/perm.mech/2024.2.09 Scholar
- 28.Трусов, П.В. О двухуровневых моделях типа Тейлора – Бишопа – Хилла для описания упругопластического деформирования поликристаллических тел: один вариант решения проблемы неопределенности выбора активных систем скольжения / П.В. Трусов, П.А. Гладких // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2024. – № 4. – С. 56–69. DOI: 10.15593/perm.mech/2024.4.06 Scholar
- 29.Pourfath, M. Modeling demands for nanoscale devices / M. Pourfath, V. Sverdlov, S. Selberherr // 68th Device Research Conference. – 2010. – P. 211–214. DOI: 10.1109/DRC.2010.5551915 Scholar
- 30.Classical and reactive molecular dynamics: Principles and applications in combustion and energy systems / Q. Mao, M. Feng, X.Z. Jiang, Y. Ren, K.H. Luo, A.C. van Duin // Progress in Energy and Combustion Science. – 2023. – Vol. 97. – P. 101084. DOI: 10.1016/j.pecs.2023.101084 Scholar
- 31.Review of molecular dynamics simulation in extraction metallurgy / W. Yang, Z. Gao, S. Li, L. Deng, B. Liang, X. Kong, X. Chen, D. Liu, B. Yang // Computational Materials Science. – 2025. – Vol. 258. – P. 114111. DOI: 10.1016/j.commatsci.2025.114111 Scholar
- 32.Molecular Dynamics Simulation of Diffusive Process of Chemotherapeutic Drug / L.N. Zhang, L.Q. Wu // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. – 2015. – Vol. 12, no. 12. – P. 5711–5715. DOI: 10.1166/jctn.2015.4706 Scholar
- 33.Xiong, D.X. Molecular dynamics simulation on thermodynamic properties and transport coefficients / D.X. Xiong, Y.S. Xu, Z.Y. Guo // Journal of Thermal Science. – 1996. – Vol. 5, no. 3. – P. 196–200. DOI: 10.1007/BF02653185 Scholar
- 34.Mechanical properties of nanocrystalline aluminium: A molecular dynamics investigation / S. Subedi, S.M. Handrigan, L.S. Morrissey, S. Nakhla // Molecular Simulation. – 2020. – Vol. 46, no. 12. – P. 898–904. DOI: 10.1080/08927022.2020.1788217 Scholar
- 35.The influence of structure and local structural defects on the magnetic properties of cobalt nanofilms / A.V. Vakhrushev, A.Yu. Fedotov, O.Yu. Severyukhina, A.S. Sidorenko // Beilstein Journal of Nanotechnology. – 2023. – Vol. 14, no. 1. – P. 23–33. DOI: 10.3762/bxiv.2022.64.v1. Scholar
- 36.Исследование магнитных свойств нанокомпозита Co-Fe / А.Ю. Саломатина, А.Ю. Федотов, О.Ю. Северюхина, Ф.А. Виноградов // Физико-химические аспекты изучения кластеров. – 2024. – Вып. 16. – С. 267–276. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.267 Scholar
- 37.Vakhrushev, A.V. Simulation of Multilayer Nanosystems Interface Formation Process for Spintronics / A.V. Vakhrushev, A.Yu. Fedotov, A.S. Sidorenko // Key Engineering Materials. – 2021. – Vol. 888. – P. 57–65. DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.888.57 Scholar
- 38.Baskes, M.I. Modified embedded-atom potentials for cubic materials and impurities / M.I. Baskes // Physical Review B. – 1992. – Vol. 46, no. 5. – P. 2727–2742. DOI: 10.1103/PhysRevB.46.2727 Scholar
- 39.Thompson, A.P. General formulation of pressure and stress tensor for arbitrary many-body interaction potentials under periodic boundary conditions / A.P. Thompson, S.J. Plimpton, W. Mattson // The Journal of chemical physics. – 2009. – Vol. 131, no. 15. – P. 154107.1-6. DOI: 10.1063/1.3245303 Scholar
- 40.Plimpton, S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics / S. Plimpton // Journal of Computational Physics. – 1995. – Vol. 117, no. 1. – P. 1–19. DOI: 10.1006/jcph.1995.1039 Scholar
- 41.Mechanical properties of nanocrystalline aluminium: a molecular dynamics investigation / S. Subedi, S.M. Handrigan, L.S. Morrissey, S. Nakhla // Molecular Simulation. – 2020. – Vol. 46, no. 12. – P. 898–904. DOI: 10.1080/08927022.2020.1788217 Scholar
- 42.Deformation-mechanism map for nanocrystalline metals by molecular-dynamics simulation / V. Yamakov, D. Wolf, S.R. Phillpot, A.K. Mukherjee, H. Gleiter // Nature materials. – 2004. – Vol. 3, no. 1. – P. 43–47. DOI: 10.1038/nmat1035 Scholar
- 43.Alam, M.F. Temperature and strain rate dependent mechanical properties of ultrathin metallic nanowires: a molecular dynamics study / M.F. Alam, M.R.B. Shahadat // AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing LLC. – 2018. – Vol. 1980, no. 1. – P. 030015. DOI: 10.1063/1.5044294 Scholar
- 44.Deformation of nanocrystalline materials by molecular-dynamics simulation: relationship to experiments? / D. Wolf, V. Yamakov, S.R. Phillpot, A. Mukherjee, H. Gleiter // Acta Materialia. – 2005. – Vol. 53, no. 1. – P. 1–40. DOI: 10.1016/j.actamat.2004.08.045 Scholar
- 45.Связь структуры, фазового состава, физико-механических свойств в закаленных сплавах системы Ti–Nb / А.Г. Илларионов, С.В. Гриб, С.М. Илларионова, А.А. Попов // Физика металлов и металловедение. – 2019. – Т. 120, № 2. – С. 161–168. DOI: 10.1134/S0015323019020050 Scholar
- 46.Бадамшин, И.Х. От четырех к одному. Силы внутриатомного взаимодействия и прочность материалов / И.Х. Бадамшин. – М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2016. – 134 с. Scholar
- 47.Нелинейные акустические эффекты в монокристаллах ниобия, обусловленные дислокациями / П.П. Паль-Валь, В.Д. Нацик, Л.Н. Паль-Валь, Ю.А. Семеренко // Физика низких температур. – 2004. – Т. 30, вып. 1. – С. 115–125. Scholar
- 48.Ломыгин, А.Д. Свойства ниобия и пентаоксида ниобия в микро-и наноструктурах / А.Д. Ломыгин, А.А. Павельева, И.С. Саквин // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 6. – С. 176–176. Scholar
- 49.Лй, Х.Ю. Сравнительные характеристики элемента ниобия в микро и наноструктурах / Х.Ю. Лй, Ш. Тянь, М. Чжан // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 6. – С. 179–179. Scholar
- 1.Abdulagatov A.I., Maksumova A.M., Palchaev D.K., Rabadanov M.Kh., Abdulagatov I.M. Atomno-sloveoc osazhdenie i termicheskie prevrashcheniia titan-vanadievykh oksidnykh tonkikh plenok [Atomic layer deposition and thermal transformations of titanium-vanadium oxide thin films]. Journal of Applied Chemistry, 2021, Vol. 94, No. 7, pp. 835-848. Scholar
- 2.George S.M. Atomic layer deposition: an overview. Chemical reviews, 2010, Vol. 110, No. 1, pp. 111-131. doi: 10.1021/cr900056b Scholar
- 3.Morozova A.A. Atomno sloevoe osazhdenie sverkhtonkikh plenok dlia nanoelektroniki [Atomic layer deposition of ultra-thin films for nanoelectronics]. Nanoengineering, 2012, No. 11, pp. 3-6. Scholar
- 4.Kashin A.S., Ananikov V.P. Formirovaniia nanorazmernykh pokrytii i nanochastits metallov putem magnetronnogo raspyleniia i ikh issledovanie metodom skaniruiushchei elektronnoi mikroskopii [Formation of nanosized coatings and metal nanoparticles by magnetron sputtering and their study by scanning electron microscopy]. Bulletin of the Academy of Sciences. Chemical Series, 2011, No. 12, pp. 2551-2551. Scholar
- 5.Gudmundsson J.T., Lundin D. Introduction to magnetron sputtering. High power impulse magnetron sputtering: chapter in book. Elsevier, 2020, pp. 1-48. doi: 10.1016/B978-0-12-812454-3.00006-1 Scholar
- 6.Gelfond N.V., Morozova N.B., Igumenov I.K., Filatov E.S., Gromilov S.A., Kvon R.I. Struktura pokrytii Ir-Al2O3, poluchennykh metodom khimicheskogo osazhdeniia iz parovoi fazy v atmosfere vodoroda [Structure of Ir-Al2O3 coatings obtained by chemical vapor deposition in a hydrogen atmosphere]. Journal of Structural Chemistry, 2009, Vol. 50, No. 5, pp. 955-959 Scholar
- 7.Zhang Y.I., Zhang L., Zhou C. Review of chemical vapor deposition of graphene and related applications. Accounts of chemical research, 2013, Vol. 46, No. 10, pp. 2329-2339. doi: 10.1021/ar300203n Scholar
- 8.Wenskat M., Čižek J., Liedke M.O., Butterling M., Stiehl M., Semione G.D. L. et al. Vacancy dynamics in niobium and its native oxides and their potential implications for quantum computing and superconducting accelerators. Physical Review B, 2022, Vol. 106, No. 9. pp. 094516. doi: 10.1103/PhysRevB.106.094516 Scholar
- 9.Kutsaev S.V. Taletski K., Agustsson R., Carriere P., Cleland A.N., Conway Z.A., Dumur É., Moro A., Smirnov A.Y. Niobium quarter-wave resonator with the optimized shape for quantum information systems. EPJ quantum technology, 2020, Vol. 7, No. 1, pp. 1-17. doi: 10.1140/epjqt/s40507-020-00082-8 Scholar
- 10.Moser E. Laistler E., Schmitt F., Kontaxis G. Ultra-high field NMR and MRI–the role of magnet technology to increase sensitivity and specificity. Frontiers in Physics, 2017, Vol. 5, pp. 33.1-15. doi: 10.3389/fphy.2017.00033 Scholar
- 11.Ciovati G. Effect of low-temperature baking on the radio-frequency properties of niobium superconducting cavities for particle accelerators. Journal of applied physics, 2004, Vol. 96, No. 3, pp. 1591-1600. doi: 10.1063/1.1767295 Scholar
- 12.Ricker R.E., Myneni G.R. Evaluation of the propensity of niobium to absorb hydrogen during fabrication of superconducting radio frequency cavities for particle accelerators. Journal of research of the National Institute of Standards and Technology, 2010, Vol. 115, No. 5, pp. 353-371. doi: 10.6028/jres.115.025 Scholar
- 13.Schubert W.K., Wolf E.L. Electron-energy-loss spectra of vanadium, niobium, molybdenum, and tantalum. Physical Review B, 1979, Vol. 20, No. 5, pp. 1855. doi: 10.1103/PhysRevB.20.1855 Scholar
- 14.Beall Jr W.T., Meyerhoff R.W. AC Energy Losses Above and Below Hc1 in Niobium and Niobium-25 At.% Zirconium. Journal of Applied Physics, 1969, Vol. 40, No. 5, pp. 2052-2059. doi: 10.1063/1.1657910 Scholar
- 15.Sheng Y. Wang Y., Yin S., Zhao L., Zhang X., Liu D., Wen G. Niobium-Based Oxide for Anode Materials for Lithium-Ion Batteries. Chemistry–A European Journal, 2024, Vol. 30, No. 19, pp. e202302865. doi: 10.1002/chem.202302865 Scholar
- 16.Nunes B.N. van den Bergh W., Strauss F., Kondrakov A., Janek J., Brezesinski T. The role of niobium in layered oxide cathodes for conventional lithium-ion and solid-state batteries. Inorganic Chemistry Frontiers, 2023, Vol. 10, No. 24, pp. 7126-7145. doi: 10.1039/D3Q101857A Scholar
- 17.Tian B. Xiang H., Zhang L., Li Z., Wang H. Niobium doped lithium titanate as a high rate anode material for Li-ion batteries. Electrochimica Acta, 2010, Vol. 55, No. 19, pp. 5453-5458. doi: 10.1016/j.electacta.2010.04.068 Scholar
- 18.Xu L., Liang G., Yin M. A promising electrode material modified by Nb-doped TiO2 nanotubes for electrochemical degradation of AR 73. Chemosphere, 2017, Vol. 173, pp. 425-434. doi: 10.1016/j.chemosphere.2017.01.077 Scholar
- 19.Lee G.R., Crayston J.A. Studies on the electrochemical deposition of niobium oxide. Journal of Materials Chemistry, 1996, Vol. 6, No. 2, pp. 187-192. doi: 10.1039/JM9960600187 Scholar
- 20.Pradhan D. Wren A.W., Misture S.T., Mellott N.P. Investigating the structure and biocompatibility of niobium and titanium oxides as coatings for orthopedic metallic implants. Materials Science and Engineering: C, 2016, Vol. 58, pp. 918-926. doi: 10.1016/j.msec.2015.09.059 Scholar
- 21.Ramirez G. Rodil S.E., Arzate H., Muhl S., Olaya J.J. Niobium based coatings for dental implants. Applied Surface Science, 2011, Vol. 257, No. 7, pp. 2555-2559. doi: 10.1016/j.apsusc.2010.10.021 Scholar
- 22.Milanović M. Nikolić L.M., Stijepović I., Kontos A.G., Giannakopoulos K.P. Steps in growth of Nb-doped layered titanates with very high surface area suitable for water purification. Materials Chemistry and Physics, 2014, Vol. 148, No. 3, pp. 874-881. doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.08.064 Scholar
- 23.Sievers M.R., Armentrout P.B. Gas phase activation of carbon dioxide by niobium and niobium monoxide cations. International journal of mass spectrometry, 1998, Vol. 179, pp. 103-115. doi: 10.1016/S1387-3806(98)14064-2 Scholar
- 24.Huff M. Residual stresses in deposited thin-film material layers for micro-and nano-systems manufacturing. Micromachines, 2022, Vol. 13, No. 12, pp. 2084.1-56. doi: 10.3390/mi13122084 Scholar
- 25.Li X., Mu Z., Song X. Microstructure and stress evolution of W nanofilms prepared by arc ion plating under different deposition time and substrate bias. Journal of Materials Science, 2024, Vol. 59, No. 40, pp. 19254-19272. doi: 10.1007/s10853-024-10329-9 Scholar
- 26.Shveikin A.I., Vshivkova A.A., Trusov P.V. Dvukhurovnevaia konstitutivnaia model' metalla s kompleksnym uchetom izmeniaiushchikhsia temperaturno-skorostnykh uslovii [Two-level constitutive model of metal with complex consideration of changing temperature-speed conditions]. Physical mesomechanics, 2024, Vol. 27, No. 2, pp. 50-68. doi: 10.55652/1683-805X_2024_27_2_50-68 Scholar
- 27.Podsedertsev A.N. Kondratiev N.S., Trusov P.V., Makarevich E.S. Mnogourovnevaia model' opisaniai martensitnogo prevrashcheniia: formirovanie poliedricheskoi struktury martensita [Multilevel model for describing martensitic transformation: formation of polyhedral structure of martensite]. PNRPU Mechanics Bulletin, 2024, No. 2, pp. 79-96. doi: 10.15593/perm.mech/2024.2.09 Scholar
- 28.Trusov P.V., Gladkikh P.A. O dvukhurovnevykh modeliakh tipa Teilora – Bishopa – Khilla dlia opisaniai urpuqoplastich- eskogo deformirovaniia polikristallicheskikh tel: odin variant resheniia problemy neopredelennosti vybora aktivnykh sistem skol'zheniia [On two-level models of the Taylor-Bishop-Hill type for describing elastic-plastic deformation of polycrystalline bodies: one option for solving the problem of uncertainty in the choice of active slip systems]. PNRPU Mechanics Bulletin, 2024, No. 4, pp. 56–69. doi: 10.15593/perm.mech/2024.4.06 Scholar
- 29.Pourfath M., Sverdlov V., Selberherr S. Modeling demands for nanoscale devices. 68th Device Research Conference, 2010, pp. 211-214. doi: 10.1109/DRC.2010.5551915 Scholar
- 30.Mao Q., Feng M., Jiang X.Z., Ren Y., Luo K.H., van Duin A.C. Classical and reactive molecular dynamics: Principles and applications in combustion and energy systems. Progress in Energy and Combustion Science, 2023, Vol. 97, pp. 101084. doi: 10.1016/j.pecs.2023.101084 Scholar
- 31.Yang W., Gao Z., Li S., Deng L., Liang B., Kong X., Chen X., Liu D., Yang B. Review of molecular dynamics simulation in extraction metallurgy. Computational Materials Science, 2025, Vol. 258, pp. 114111. doi: 10.1016/j.commatsci.2025.114111 Scholar
- 32.Zhang L.N., Wu L.Q., Molecular Dynamics Simulation of Diffusive Process of Chemotherapeutic Drug. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 2015, Vol. 12, No. 12, pp. 5711-5715. doi: 10.1166/jctn.2015.4706 Scholar
- 33.Xiong D.X., Xu Y.S., Guo Z.Y. Molecular dynamics simulation on thermodynamic properties and transport coefficients. Journal of Thermal Science, 1996, Vol. 5, No. 3, pp. 196-200. doi: 10.1007/BF02653185 Scholar
- 34.Subedi S., Handrigan S.M., Morrissey L.S., Nakhla S. Mechanical properties of nanocrystalline aluminium: A molecular dynamics investigation. Molecular Simulation, 2020, Vol. 46, No. 12, pp. 898-904. doi: 10.1080/08927022.2020.1788217 Scholar
- 35.Vakhrushev A.V., Fedotov A.Yu., Severyukhina O.Yu., Sidorenko A.S. The influence of structure and local structural defects on the magnetic properties of cobalt nanofilms. Beilstein Journal of Nanotechnology, 2023, Vol. 14, No. 1, pp. 23-33. doi: 10.3762/bxiv.2022.64.v1. Scholar
- 36.Salomatina A.Iu., Fedotov A.Yu., Severiukhina O.Yu., Vinogradov F.A. Issledovanie magnitnykh svoistv nanokompozita Co-Fe [Study of magnetic properties of Co-Fe nanocomposite]. Physicochemical aspects of cluster study, 2024, No.. 16, pp. 267-276. doi: 10.26456/pcascnn/2024.16.267 Scholar
- 37.Vakhrushev A.V., Fedotov A.Yu., Sidorenko A.S. Simulation of Multilayer Nanosystems Interface Formation Process for Spintronics. Key Engineering Materials, 2021, Vol. 888, pp. 57-65. doi: 10.4028/www.scientific.net/kem.888.57 Scholar
- 38.Baskes M.I. Modified embedded-atom potentials for cubic materials and impurities. Physical Review B, 1992, Vol. 46, No. 5, pp. 2727-2742. doi: 10.1103/PhysRevB.46.2727 Scholar
- 39.Thompson A.P., Plimpton S.J., Mattson W. General formulation of pressure and stress tensor for arbitrary many-body interaction potentials under periodic boundary conditions. The Journal of chemical physics, 2009, Vol. 131, No. 15, pp. 154107.1-6. doi: 10.1063/1.3245303 Scholar
- 40.Plimpton S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics. Journal of Computational Physics, 1995, Vol. 117, No. 1, pp. 1-19. doi: 10.1006/jcph.1995.1039. Scholar
- 41.Subedi S., Handrigan S.M., Morrissey L.S., Nakhla S. Mechanical properties of nanocrystalline aluminium: a molecular dynamics investigation. Molecular Simulation, 2020, Vol. 46, No.12, pp. 898-904. doi: 10.1080/08927022.2020.1788217 Scholar
- 42.Yamakov V., Wolf D., Phillpot S.R., Mukherjee A.K., Gleiter H. Deformation-mechanism map for nanocrystalline metals by molecular-dynamics simulation. Nature materials, 2004, Vol. 3, No. 1, pp. 43-47. doi: 10.1038/nmat1035 Scholar
- 43.Alam M.F., Shahadat M.R.B. Temperature and strain rate dependent mechanical properties of ultrathin metallic nanowires: a molecular dynamics study. AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing LLC, 2018, Vol. 1980, No. 1, pp. 030015. doi: 10.1063/1.5044294 Scholar
- 44.Wolf D., Yamakov V., Phillpot S.R., Mukherjee A., Gleiter H. Deformation of nanocrystalline materials by molecular-dynamics simulation: relationship to experiments? Acta Materialia, 2005, Vol. 53, No. 1, pp. 1-40. doi: 10.1016/j.actamat.2004.08.045 Scholar
- 45.Illarionov A.G. Grib S.V., Illarionova S.M., Popov A.A. Sviaz' struktury, fazovogo sostava, fiziko-mekhanicheskikh svoistv v zakalennykh splavakh sistemy Ti-Nb [Relationship between structure, phase composition, physical and mechanical properties in hardened alloys of the Ti-Nb system]. Physics of Metals and Metal Science, 2019. Vol. 120, No. 2, pp. 161-168. doi: 10.1134/S0015323019020050 Scholar
- 46.Badamshin I.Kh. Ot chetyrekh k odnomu. Sily vnutriatomnogo vzaimodeistviiia i prochnost' materialov [From four to one. Forces of intra-atomic interaction and strength of materials]. Moscow, Publishing House of the Academy of Natural Sciences2016, 134 p. Scholar
- 47.Pal-Val P.P., Natsik V.D., Pal-Val L.N., Semerenko Yu.A. Nelineinye akusticheskie effekty v monokristallakh niobiia, obuslovlennye dislokatsiiami [Nonlinear acoustic effects in niobium single crystals caused by dislocations]. Low Temperature Physics, 2004, Vol. 30, No. 1, pp. 115-125. Scholar
- 48.Lomygin A.D., Pavelieva A.A., Sakvin I.S. Svoistva niobiia i pentaoksida niobiia v mikro-i nanostrukturakh [Properties of niobium and niobium pentoxide in micro- and nanostructures]. International Student Scientific Bulletin, 2018, No. 6, pp. 176-176. Scholar
- 49.Li Kh.Iu., Tian Sh., Chzhan M. Sravnitel'nye kharakteristiki elementa niobiia v mikro i nanostrukturakh [Comparative characteristics of the niobium element in micro and nanostructures]. International Student Scientific Bulletin, 2018, No. 6, pp. 179-179. Scholar
Другие статьи выпуска
Весь выпуск (№ 5, 2025)- МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЗЕРЕННОЙ СТРУКТУРЫ СПЛАВА AlSi10Mg В УСЛОВИЯХ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯс. 5–17
- АНАЛИЗ ТРЕЩИН В ПОЛЯХ УПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ ОТ КЛИНОВЫХ ДИСКЛИНАЦИЙс. 18–29
- МЕЗОУРОВНЕВЫЙ ПОДХОД ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРЯЖЕНИЕ – ДЕФОРМАЦИЯ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВс. 30–41
- ОЦЕНКА НАПРЯЖЕНИЙ, СОПУТСТВУЮЩИХ ОБРАБОТКЕ ПОДВИЖНЫМ ИСТОЧНИКОМ ЭНЕРГИИ ТОНКОГО СЛОЯ, РАСПОЛОЖЕННОГО НА ПЛОСКОЙ ПОДЛОЖКЕс. 42–55
- МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИССИПАТИВНЫХ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВс. 56–68
- МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ УДАРНЫХ ВОЛН В ОТОЖЖЕННОМ И ДЕФОРМИРОВАННОМ ТИТАНЕ НА ОСНОВЕ ДИСЛОКАЦИОННО-РЕЛАКСАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПЛАСТИЧНОСТИс. 69–80
- АВТОМОДЕЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ОЦЕНКА РЕСУРСА СПЛАВОВ АВИАЦИОННОГО МОТОРОСТРОЕНИЯ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ УДАРНО-ВОЛНОВОМ И УСТАЛОСТНОМ НАГРУЖЕНИИс. 81–96
- МИКРОСТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ МУЛЬТИМЕХАНИЗМОВ НЕУПРУГОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ: ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯс. 97–110
- АНАЛИЗ ПОВЕДЕНИЯ ДВУХФАЗНЫХ СПЛАВОВ: ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫХ ФИЗИЧЕСКИ-ОРИЕНТИРОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ (ОБЗОР)с. 111–143
- О ТЕНЗОРЕ ХИМИЧЕСКОГО СРОДСТВА В ХЕМОМЕХАНИКЕ ДЕФОРМИРУЕМЫХ ТЕЛс. 155–167
- ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ФОРМОВАНИЯ ПЛАСТИН ИЗ ЛЕГКИХ СПЛАВОВ С УЧЕТОМ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ЭВОЛЮЦИИ ПОВРЕЖДЕННОСТИс. 168–179