УДК 539.1:536.36

А. Л. Зайцев, Ю. М. Плескачевский, С. А. Чижик

ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИОННОГО И ДИФФУЗИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АТОМАРНОГО ВОДОРОДА С НИЗКОИНДЕКСНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ НАНОПЛАСТИН КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛЮМИНИЯ
Методом функционала плотности в приближении локальной плотности и обобщенного градиента рассчитаны зависимости потенциальной энергии взаимодействия атомарного водорода с низкоиндексными поверхностями нанопластин алюминия. Определены пространственные конфигурации атомов водорода и поверхностных слоев пластины, соответствующие устойчивым структурам, образующимся при адсорбции и диффузии. Показано, что атомарный водород необратимо адсорбируется на поверхность Al с выделением энергии 2.8-3.1 эВ, величина которой определяется атомной структурой поверхности. На атомных плоскостях (100) и (110) минимальной энергией обладает мостиковая форма хемосорбции. Для поверхности (111) энергетически устойчивое состояние реализуется в трехкоординированном положении атома водорода. Диффузия водорода является активированным процессом и протекает с поглощением энергии 0.5-0.8 эВ в зависимости от атомной структуры пластины. Перемещение атомарного водорода по межатомным пустотам происходит последовательно через занятие окта- и тетраэдрических положений. Установлено, что переходным состоянием между устойчивыми Oh и Td положениями в объеме пластины является геометрическая конфигурация атома водорода, обладающая симметрией третьего порядка. Ключевые слова: атомарный водород, адсорбция, диффузия, алюминий, нанопластины, кристаллическая структура, потенциальная энергия, метод функционала плотности. Институт тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова НАН Беларуси. 220072, г. Минск, ул. П. Бровки, 15; э-почта: alzaits@tut.by. Поступила 01.05.2010.