ые строение и свойства малых атомных агрегаций представляют значительный научный и прикладной интерес, так как являются промежуточными между строением и свойствами изолированных атомов и массивного (объемного) твердого тела. Однако вопрос о том, как быстро нарастает и на каком этапе объединения атомов завершается формирование того или иного свойства массивного кристалла, до сих пор не решен. Не вполне ясно, каковы вклады поверхностных (связанных с границами раздела) и объемных (связанных с размером частиц) эффектов в свойства наноматериалов и как они могут быть разделены.

Длительное время исследования в этом направлении проводились на изолированных кластерах, содержащих от двух атомов до нескольких сотен, малых частицах с размером более 1 нм и ультрадисперсных порошках. Переход от свойств изолированных наночастиц к свойствам массивных кристаллических веществ оставался белым пятном, так как отсутствовало промежуточное звено — компактное твердое тело с зернами нанометро-вого размера. Лишь после 1985 года, когда были созданы методы получения компактных нанокристаллических веществ, началось интенсивное заполнение отмеченного пробела в знаниях о твердом теле.

Научный интерес к нанокристаллическому состоянию твердого тела в дисперсном или компактном виде связан прежде всего с ожиданием различных размерных эффектов на свойствах наночастиц и нанокристаллитов, размеры которых соизмеримы или меньше, чем характерный корреляционный масштаб того или иного физического явления или характерная длина, фигурирующие в теоретическом описании какого-либо свойства или процесса (например длина свободного пробега электронов, длина когерентности в сверхпроводниках, длина волны упругих колебаний, размер экситона в полупроводниках, размер магнитного домена в ферромагнетиках и т. д.).

Прикладной интерес к наноматериалам обусловлен возможностью значительной модификации и даже принципиального изменения свойств известных материалов при переходе в нанокристаллическое состояние, новыми возможностями, которые открывает нанотехнология в создании материалов и изделий из структурных элементов нанометрового размера. Заметим, что термин "нанотехнология" относится к размерам именно структурных элементов. Автор постарался учесть как чисто научный фундаментальный интерес к проблеме наносостояния как особого неравновесного состояния вещества, так и прикладные аспекты этой проблемы, существенно важные для материаловедения и практического применения наноматериалов.

Выполненный в книге совместный анализ структуры и свойств изолированных наночастиц и нанопорошков, с одной стороны, и компактных наноматериалов, с другой, показывает, что в целом уровень теоретического понимания и объяснения строения и свойств изолированных наночастиц заметно выше по сравнению с компактными нанокристаллическими материалами. Это, несомненно, следствие гораздо более длительного (практически с начала XX века) изучения высокодисперсных систем и нанокластеров по сравнению с компактными наноматериалами, которые стали объектом исследования лишь в последние 10—15 лет.

Монография А. И. Гусева "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" исключительно богата по фактическому содержанию и в предельно концентрированном виде включает в себя всю принципиально важную информацию о нанокристаллическом состоянии твердого тела. Это большой труд, в котором используется огромное число оригинальных исследований начиная с 1833 (!) года и вплоть до 1997 года включительно. При этом следует отметить, что более 80 % всех ссылок дано на работы, выполненные в последнее десятилетие, т. е. после 1988 года. Таким образом, монография А. И. Гусева действительно отражает современное состояние исследований нанокристаллического состояния и является существенным вкладом в науку о твердом теле. Она будет полезна и интересна для широкого круга специалистов в области физики конденсированного состояния, химии твердого тела и материаловедения.

А.Л.Ивановский

ВВЕДЕНИЕ

Проблема получения тонкодисперсных порошков металлов, сплавов и соединений и сверхмелкозернистых материалов из них, предназначенных для различных областей техники, давно обсуждается в литературе. В последнее десятилетие интерес к этой теме существенно возрос, так как обнаружилось (в первую очередь на металлах), что уменьшение размера кристаллитов ниже некоторой пороговой величины может приводить к значительному изменению свойств [1—15]. Такие эффекты появляются, когда средний размер кристаллических зерен не превышает 100 нм, и наиболее отчетливо наблюдаются, когда размер зерен менее 10 нм. Изучение свойств сверхмелкозернистых материалов требует учета не только их состава и структуры, но и дисперсности. Поликристаллические сверхмелкозернистые материалы со средним размером зерен от 100—150 до 40 нм называют обычно субмикрокристаллическими, а со средним размером зерен менее 40 нм — нанокристаллическими.

Отличие свойств малых частиц от свойств массивного материала известно уже достаточно давно и используется в разных областя