Advanced experimental and theoretical approaches to size-dependent phase diagrams of nanoalloys
Project goals
The aim of the project is to combine advanced theoretical and experimental procedures and develop a novel approach to the modelling of size-dependent phase diagrams which extends current limited possibilities to more complex nanomaterials, such as systems with intermetallic phases. We will use a new and original combination of the semiempirical CALPHAD method with ab initio calculations of surface stress, developed by our research team, to predict phase diagrams of nanoalloys. Our novel theoretical approach will be further developed to allow modelling of surface stress of complex phases in ternary systems. The results will be verified by their comparison with the experimental data obtained from synthetic and characterization studies on size- and composition controlled nanoparticles. Several metal-based systems (Ni-Sn-Sb, Bi-X (X = Sb, Sn, In)) will be investigated that are selected from a low temperature region below 550 °C where diffusion is slow and prevents particle growth and sintering. This will allow observation of size effects, such as melting point depression.
Keywords
Nanoparticlesnanoalloyssynthesisphase diagramssize-dependentCALPHADab initio
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Main participants
Masarykova univerzita / Středoevropský technologický institut
Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i.Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-15405S
Alternative language
Project name in Czech
Pokročilé experimentální a teoretické přístupy k fázovým diagramům nanoslitin se zahrnutím vlivu velikosti částic
Annotation in Czech
Cílem tohoto projektu je spojit pokročilé teoretické a experimentální postupy a vyvinout nové přístupy k modelování fázových diagramů v závislosti na velikosti částic a rozšířit jejich současné omezené možnosti na složitější nanomateriály, jako jsou ternární systémy a systémy s intermetalickými fázemi. V projektu využijeme novou a originální kombinaci semiempirické metody CALPHAD s ab initio výpočty povrchových napětí vyvinutou řešitelským týmem k modelování fázových diagramů vybraných nanoslitin. Náš nový teoretický přístup umožňuje modelování povrchového napětí složitých fází i v komplexních systémech. Tyto výsledky ověříme porovnáním s experimentálními daty získanými ze syntetických a charakterizačních studií nanočástic s řízeným složením a velikostí. Budeme studovat několik kovových soustav (Ni-Sn-Sb a jeho podsystémy, Bi-X (X = Sb, Sn, In)), které byly vybrány z nízkoteplotní oblasti pod 550 °C, kde difuze je pomalá, a nedochází k výraznému růstu a sintrování nanočástic. To umožní pozorovat velikostně závislé jevy, jako je deprese bodu tání.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
BJ - Thermodynamics
CEP - secondary branch
JJ - Other materials
CEP - another secondary branch
—
20303 - Thermodynamics
20502 - Paper and wood
20503 - Textiles; including synthetic dyes, colours, fibres (nanoscale materials to be 2.10; biomaterials to be 2.9)
21001 - Nano-materials (production and properties)
21002 - Nano-processes (applications on nano-scale); (biomaterials to be 2.9)
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project contributed to the development of technical and scientific knowledge on the metallic nanoparticle alloys. The main contributions of the project are in the area of nanoparticle synthesis and their theoretical characterization. The research has proven the size effect on phase transition temperature. The main aims of the project were accomplished.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
May 30, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
Jul 23, 2020
Finance
Total approved costs
8,400 thou. CZK
Public financial support
7,557 thou. CZK
Other public sources
843 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
8 400 CZK thou.
Public support
7 557 CZK thou.
89%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BJ - Thermodynamics
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019