Большинство материалов легко ломается при приложении силы к месту наибольшей концентрации дефектов вроде сдвигов и дислокаций. Поведение таких нерегулярностей (и вызываемый ими распад) в случае наноразмерных структур сильно отличается от того, что мы привыкли видеть у макроскопических объектов.

До сих пор учёным не удавалось до конца прояснить механизм, который приводит к распаду нанопроводов, в частности из-за их противоречивого поведения в экспериментах.

Но усилия сотрудников Института высокопроизводительных вычислений (Сингапур), кажется, позволили разрешить эти противоречия, что следует из их отчёта в журнале Nano Letters.

Рис. 1. Слева: только самый длинный нанопровод (1 503 нм) распался мгновенно, не проявив эффекта пластической деформации с вытягиванием. (Иллюстрация ACS).

Прежде всего сингапурцы взялись за определение набора необходимых параметров, которые можно было использовать для точного предсказания типа распада в каждом конкретном случае. Для этого было проведено компьютерное моделирование процессов молекулярной динамики, протекающих в цилиндрических медных нанопроводах диаметром 20 нм и длиной от 188 до 1 503 нм. В качестве одного из параметров для расчёта было задано наличие начальной деформации в 0,5 нм на поверхности нанопровода; затем вдоль длинной оси проводка «прикладывалась» нагрузка на растяжение.

В результате было предсказано, что длинные нанопроводки хрупки и ломаются мгновенно, в то время как короткие, меньше 1 500 нм (так вот с чем связан выбор некруглых 1 503 нм), распадались медленно, с образованием «тонкой шеи». Очевидно, что моделирование не смогло предсказать оба возможных механизма, поскольку оперировало лишь короткими нанопроводами.

На наш взгляд, авторы напрасно не ввели ещё один параметр — диаметр нанопроводов. Общеизвестный факт (даже на бытовом уровне, не говоря уже о таких тонкостях, как возможный размер и тип дефекта кристаллической решётки): чем тоньше иголочка, тем она хрупче, а вот упругость присуща только в меру объёмным объектам. Может статься, что диаметр нанопровода окажется гораздо более важным параметром для предсказания вероятного механизма распада, чем его длина.