On the Mechanical Concept of Self-Assembly of Nanomaterials
- Authors: Babeshko V.A.1, Evdokimova O.V.2, Babeshko O.M.1, Evdokimov V.S.1
-
Affiliations:
- Kuban State University, 350040, Krasnodar, Russia
- Southern Scientific Center, Russian Academy of Sciences, 344006, Rostov-on-Don, Russia
- Issue: No 5 (2023)
- Pages: 111-119
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/1026-3519/article/view/137552
- DOI: https://doi.org/10.31857/S057232992360007X
- EDN: https://elibrary.ru/GFZOYW
- ID: 137552
Cite item
Abstract
The article presents the mechanical concept of self-assembly of nanoparticles. It is assumed that nanoparticles are deformable stamps in a plane dynamic contact problem, lying on the boundary of a multilayer deformable medium. The constant vibration in the microcosm is caused by the oscillatory mode by the energy of phonons and magnons. Earlier, in the works of the authors, the mechanical concept of self-organization of nanoparticles was presented. It is based on high-frequency resonance, which causes the formation of standing waves. They localize the available aggregates of nanoparticles on the crest of standing waves. The self-assembly of nanoparticles is based on resonance, previously predicted by Academician I. I. Vorovich and inherent only in deformable dies in contact problems on a multilayer medium. Deformable nanoparticles are modeled by fractals representing packed block elements described by the Helmholtz equation. The resonance of the deformable dies allows the capture of nanoparticles, dictated by the Coulomb forces of attraction. It is shown that the combination of two fractals generates a new fractal with a combined carrier, and in the case of multiple association, a fragment of a nanomaterial is obtained. To implement the study, for the first time it was possible to construct a high-precision approximate solution of a plane contact problem on the action of a stamp of any finite size on a multilayer base. This result is dictated by the need for an analytical construction of the theory of self-assembly of nanomaterials.
About the authors
V. A. Babeshko
Kuban State University, 350040, Krasnodar, Russia
Email: babeshko41@mail.ru
Россия, Краснодар
O. V. Evdokimova
Southern Scientific Center, Russian Academy of Sciences, 344006, Rostov-on-Don, Russia
Email: babeshko41@mail.ru
Россия, Ростов-на-Дону
O. M. Babeshko
Kuban State University, 350040, Krasnodar, Russia
Email: babeshko41@mail.ru
Россия, Краснодар
V. S. Evdokimov
Kuban State University, 350040, Krasnodar, Russia
Author for correspondence.
Email: babeshko41@mail.ru
Россия, Краснодар
References
- Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М. Об одной механической модели самоорганизации наночастиц // Изв. РАН. МТТ. 2022. № 6. С. 72–78. https://doi.org/10.31857/S0572329922060034
- Клеменс П. Влияние тепловых и фононных процессов на затухание ультразвука // Физическая акустика. М.: Мир, 1968. Т. 3. С. 244–284.
- Гутфельд Р. Распространение тепловых импульсов // Физическая акустика. М.: Мир, 1973. Т. 5. С. 267–332.
- Арефьева Л.П., Шебзухова И.Г. Смачивание и анизотропия межфазной энергии на границе контакта нанокристаллов индия с ориентированной подложкой // Физ.-хим. аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2018. № 10. С. 27–34. https://doi.org/10.26456/pcascnn/2018.10.027
- Ворович И.И. Спектральные свойства краевой задачи теории упругости для неоднородной полосы // Докл. АН СССР. 1979. Т. 245. № 4. С. 817–820.
- Ворович И.И. Резонансные свойства упругой неоднородной полосы // Докл. АН СССР. 1979. Т. 245. № 5. С. 1076–1079.
- Ворович И.И., Бабешко В.А., Пряхина О.Д. Динамика массивных тел и резонансные явления в деформируемых средах. М.: Наука, 1999. 246 с.
- Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М. О контактных задачах с деформируемым штампом // Проблемы прочности и пластичности. 2022. Т. 84. № 1. С. 25–34. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2022-84-1-25-34
- Бабешко В.А., Хрипков Д.А., Евдокимов В.С., Бабешко О.М., Евдокимова О.В. Построение дискретного топологического пространства самосборки для упакованных блочных элементов, имитирующих наночастицы // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2022. Т. 19. № 3. С. 38–46. https://doi.org/10.31429/vestnik-19-3-38-46
- Ворович И.И., Александров В.М., Бабешко В.А. Неклассические смешанные задачи теории упругости. М.: Наука, 1974. 455 с.
- Айзикович С.М. Асимптотическое решение одного класса парных уравнений при больших значениях параметра // Докл. АН СССР. 1991. Т. 319. № 5. С. 1037.
- Александров В.М., Костырева Л.А. Плоская контактная задача для предварительного несжимаемого слоя // ПММ. 2009. Т. 73. № 6. С. 977–982.
- Калинчук В.В., Белянкова Т.И. Динамика поверхности неоднородных сред. М.: Физматлит, 2009. 312 с.
- Raous M., Cangeґmi L., Cocou M. A consistent model coupling adhesion, friction, and unilateral contact // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 1999. V. 177. P. 383–399.
- Shillor M., Sofonea M., Telega J.J. Models and analysis of quasistatic contact. Lect. Notes Phys. V. 655. Berlin: Springer, 2004.
- Guler M.A., Erdogan F. The frictional sliding contact problems of rigid parabolic and cylindrical stamps on graded coatings // Int. J. Mech. Sci. 2007. V. 49. № 2. P. 161–182. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2006.08.006
- Ke L.-L., Wang Y.-S. Two-dimensional sliding frictional contact of functionally graded materials // Eur. J. Mech. A. Solids. 2007. V. 26. № 1. P. 171–188. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2006.05.007
- Almqvist A., Sahlin F., Larsson R., Glavatskih S. On the dry elasto-plastic contact of nominally flat surfaces // Tribol. Int. 2007. V. 40. № 4. P. 574–579. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2005.11.008
- Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М. Фрактальные свойства блочных элементов и новый универсальный метод моделирования // ДАН. Физика, технические науки. 2021. Т. 499. № 1. С. 30–35. https://doi.org/10.31857/S2686740021040039
- Ворович И.И. Динамические смешанные задачи теории упругости для неклассических областей. М.: Наука, 1979. 319 с.
- Babeshko V.A., Evdokimova O.V., Babeshko O.M. On a mechanical approach to the prediction of earthquakes during horizontal motion of litospheric plates // Acta Mech. 2018. V. 229. P. 4727–4739. hpps//doi.org/https://doi.org/10.1007/s00707-018-2255-7
- Бабешко В.А. Обобщенный метод факторизации в пространственных динамических смешанных задачах теории упругости. М.: Наука, 1984. 254 с.
- Гохберг И.Ц., Крейн М.Г. Теория вольтерровых операторов в гильбертовом пространстве и ее приложения. М.: Наука, 1967. 508 с.
- Ефимов Н.В. Введение в теорию внешних форм. М.: Наука, 1977. 87 с.
- Голованов Н.Н., Ильютко Д.П., Носовский Г.В., Фоменко А.Т. Компьютерная геометрия. М.: Академия, 2006. 512 с.
- Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М. Трещины нового типа и модели некоторых наноматериалов // Изв. РАН. МТТ. 2020. № 5. С. 13–20. hpps//doi.org/https://doi.org/10.31857/S0572329920050025
Supplementary files
