Interface motion in nanostructures  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
43372
Type F
Principal investigator Erdélyi, Zoltán
Title in Hungarian Határfelületek mozgása nanorendszerekben
Title in English Interface motion in nanostructures
Panel Physics 1
Department or equivalent Department of Solid State Physics (University of Debrecen)
Participants Katona, Gábor
Starting date 2003-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 3.770
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Megmutattuk, hogy fázisszeparálódó rendszerekben, a koncentrációfüggő diffúziós együttható és a korlátozott oldékonyság együttes hatása egy diffúziós pár két mátrixát elválasztó határfelület eltolódásának kinetikáját befolyásolja atomi/nano skálán. A határfelület eltolódása nem a klasszikus elméletekből várt négyzetgyökös időfüggést mutatja (anomális diffúzió). Ezt kísérletileg is igazoltuk. Megmutattuk, hogy a korlátlan oldékonyságú rendszerekben végbemenő diffúziós eredetű határfelület-élesedés (DEHÉ) különböző eredetű feszültségek létrejötte, megléte esetén is végbemegy. A feszültségek csak a folyamat kinetikáját befolyásolják. Ezzel egyértelművé vált, hogy a DEHÉ egy a természetben létező jelenség lehet. Ezt később kísérletileg igazoltuk is. Modellszámolásaink megmutatták, hogy a fázis szeparációs rendszerekben korábban megjósolt úgynevezett "surfactant" jelenség reális rendszerekben gyakorlatilag nem létezik. Ezen eredményeink után számolásainkat kiterjesztettük olyan irányba, melyek segíthetnek a reakció diffúzió atomisztikus megértésében, azaz amikor a diffúziós zónában (DZ) rendezett fázis is létrejöhet. Atomisztikus modellre támaszkodva egy lehetséges feloldását adtuk a diffúziós irodalomban régen fennálló paradoxonnak, miszerint a DZ növekedésének sebessége tart a végtelenhez az idő csökkenésével, másképpen fogalmazva az atomi áram tart a végtelenhez. Továbbá az ún. reakciókinetikai együttható atomisztikus értelmezését is megadtuk.
Results in English
We have shown that in phase separating systems, the shift kinetics of the interface separating the two matrixes in a diffusion couple is influenced on the atomic/nano scale by the composition dependent diffusion coefficient and the restricted solubility. The interface shift is not proportional to the square root of the time as expected from the classical theories (anomalous diffusion). We have also proved it experimentally. We have shown that an initially diffused interface may sharpen by diffusion in completely miscible systems even considering different types of stresses. The stress effects influence only the kinetics of the process. These results also hinted that the interface sharpening must have been a real phenomenon. Later we have proved it experimentally, too. Our computer simulations have shown that so-called ''surfactant'' phenomenon in phase separating systems which was predicted previously by other authors practically does not exist in real systems. Later, we have extended our calculations to understand the atomistic details of reaction diffusion, i.e. when an ordered phase growths in the diffusion zone (DZ). On the basis of an atomistic model, we show a possible resolution of a long standing diffusion paradox, according to which the growth rate of DZ tends to infinite with decreasing time. In other words the atomic current tends to infinite. Moreover, we have also given the atomistic meaning of the so-called reaction kinetics coefficient.
Full text http://real.mtak.hu/1044/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Erdélyi Z; Beke DL: Stress effects on diffusional interface sharpening in ideal binary alloys, Phys.Rev B 68: 92102-1 – 92102-4, 2003
Erdélyi Z; Beke DL: On the “rationalisation” of Fick’s first law, Scripta Mater 49: 613- 617, 2003
Erdélyi Z; Katona GL; Beke DL: Non-parabolic shift of phase boundaries on nanoscale in binary systems with restricted solubility, Phys.Rev B 69: 113407-1 – 113407-4, 2004
Bernardini J; Giradeaux Ch; Erdélyi Z; Lexcellent C: Grain Bundary Diffusion and Segregation in Nanolayerd Materials, In: Beke DL (ed.) Nanodiffusion, Diffusion in Nanostructured Materials in Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials Vol. 19, Switzerland: Transtech Publ, 2004., 2004
Beke D; Erdélyi Z; Szabó I; Cserháti Cs; Langer G; Daróczi L: Diffúzió nanoskálán, Magyar Tudomány 9: 1130-1137, 2003
Beke DL; Erdelyi Z; Szabo IA; Langer GA; Katona GL; Cserhati C: Non-linear Effects in Diffusion on Nanoscale, DEFECT DIFFUS FORUM 237-240: 1031-1042, 2005, 2005
Erdélyi Z; Beke DL;: Importance of proper choice of transition rates in kinetic simulations of dynamic processes, Phys Rev B 70: 245428-1 – 245428-6, 2004
Beke DL; Erdélyi Z; Szabó IA; Langer GA; Katona GL; Cserháti C: Diffusion in Nanoscale, Arch Metall 49: 219-235, 2004
Beke DL; Szabó IA; Erdélyi Z; Opposits G: Diffusion-induced stresses and their relaxation, MAT SCI ENG A-STRUCT 387-389: 4-10, 2004
Erdélyi Z; Sladecek M; Stadler L-M; Zizak I; Langer GA; Kis-Varga M; Beke DL; Sepiol B: Transient interface sharpening in miscible alloys, SCIENCE 306: 1913-1915, 2004
Beke DL; Erdélyi Z; Szabó IA; Cserháti C: Nanoscale Effects in Diffusion, In: Beke DL (ed.) Nanodiffusion, Diffusion in Nanostructured Materials in Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials Vol. 19, Switzerland: Transtech Publ, 2004., 2004
Katona GL; Erdélyi Z; Dietrich Ch; Boyen H-G; Ziemann P; Beke DL: Non-Parabolic Shift of Phase Boundaries in Binary Systems with Restricted Solubility, DEFECT DIFFUS FORUM 237-240: 1216-1221, 2005
Nyéki J; Girardeaux Ch; Erdélyi Z; Csik A; Daroczi L; Langer G; Beke DL; Rolland A; Bernardini J; Erdélyi G: Sb Diffusion in Amorphous Si Thin Film, DEFECT DIFFUS FORUM 237-240: 1246-1251, 2005
Katona GL; Erdélyi Z; Beke DL; Dietrich Ch; Weigl F; Boyen H-G; Koslowski B; Ziemann P: Experimental evidence for a nonparabolic interface shift on the nanoscale during the dissolution of Ni into bulk Au(111), Phys Rev B 71: 115432, 2005
Erdélyi Z; Katona GL; Beke DL: ''Surfactant-Like Dissolution'' of a Thin Deposit for Composition Dependent Diffusion Coefficient, DEFECT DIFFUS FORUM 237-240: 537-542, 2005
Beke DL; Erdélyi Z: Resolution of the diffusional paradox predicting infinitely fast kinetics on the nanoscale, Phys. Rev. B 73: 035426-1 - 035426-7, 2006
Beke DL, Erdélyi Z: Diffusion under large driving forces, Diffusion in Solids – Past, Present and Future: 119, 2005
Erdélyi Z; Langer GA; Beke DL: Transient Interface Sharpening in Miscible Alloys, Proc. of the 1st Int. Conf. on Diffusion in Solids and Liquids (DSL-2005): 215-218, 2005
Beke DL; Erdélyi Z: Parabolic vs linear interface shift on the nanoscale, Journal of Phase Equilibria and Diffusion 26: 423-429, 2005
Beke DL, Erdélyi Z, Langer GA, Csik A, Katona GL: Diffusion on the nanometer scale, Vacuum 80: 87-91, 2005
Erdélyi Z; Sladecek M; Stadler L-M; Zizak I; Langer GA; Kis-Varga M; Beke DL; Sepiol B: Demixing a melange: Transient interface sharpening in miscible alloys, BESSY Highlights 2004: 8-9, 2005
Beke DL; Erdélyi Z: Parabolic versus linear interface shift on the nanoscale, Proc. of the 1st Int. Conf. on Diffusion in Solids and Liquids (DSL-2005): 29-36, 2005
Csik A; Erdélyi G; Langer GA; Daróczi L; Beke DL; Nyéki J; Erdélyi Z: Pattern formation in SiSb system, Vacuum 80: 168-173, 2005
Daróczi L; Balogh Z; Erdélyi Z; Beke DL: Experimental set-up for measurement of Barkhausen-noise distributions, Acta Universitatis Debreceniensis, Series Physica et Chimica XXXVIII-XXXIX: 91, 2005
Erdélyi Z, Taranovskyy A, Beke DL: Violation of the local equilibrium under asymmetric diffusion, közlésre elfogadva: Deffect Diffus Forum, 2007
Beke DL; Erdélyi Z: Resolution of the diffusional paradox predicting infinitely fast kinetics on the nanoscale, Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology 13, 2006
Beke DL, Erdélyi Z: Diffusion under large driving forces, Defect and Diffusion Forum 249: 119-126, 2006
Balogh Z, Daróczi L, Erdélyi Z, Szabó S, Juhász R, Beke DL: Barkhausen noise measurements in amorphous and nanocrystalline FINEMET type alloys, Materials Science Forum 537-538: 291-296, 2007
Erdélyi Z, Langer GA, Csik A, Beke DL: Nanoscale effects in interdiffusion, közlésre elfogadva: Deffect Diffus Forum, 2007
Beke DL, Erdélyi Z, Katona GL: Nonlinear stress effects in diffusion, közlésre elfogadva: Deffect Diffus Forum, 2007
Erdélyi Z, Langer GA, Csik A, Beke DL: Interface shape change and shift kinetics on the nanoscale, közlésre elfogadva: Materials Science Forum, 2007
Erdélyi Z, Beke DL: COMPUTER SIMULATION OF INTERFACE MOTION AND TRANSFORMATION, Proc. of 3rd International Conference on Thermal Process Modelling and Simulation (FHTSE-2006), 2006



Back »