Невероятные перемещения атомов палладия сквозь серебро
Если приготовить композитную пленку, состоящую из двух слоев железа и палладия, а затем нагреть ее до температур 500-700 оС, то в результате образуется сплав Fe-Pd. Сплавление железа и палладия начинается на границе раздела слоев, где атомы разных сортов расположены рядом. Если нагреть трехслойную пленку Fe/Ag/Pd, где между слоем железа и палладия размещается слой серебра толщиной около одного микрометра, то при сплавлении следует ожидать образования сплавов Fe-Ag и Ag-Pd соответствующих границам раздела в этой структуре.
Каково же было удивление исследователей обнаруживших, что в результате нагрева трехслойной пленки Fe/Ag/Pd образуется все тот же сплав Fe-Pd, так, как если бы слоя серебра не существовало вовсе? Как в процессе, так и после образования сплава Fe-Pd в буферном слое серебра не было обнаружено ни атомов Fe, ни атомов Pd. Кроме того, оказалось, что в ходе реакции слой палладия истончается, а сплав образуется со стороны слоя железа, то есть через слой серебра перемещаются именно атомы палладия.
Достоверность этого удивительного явления исследователи подтвердили, проведя серию экспериментов на пленках с разными толщинами слоев, а кроме того, тщательнейшей характеризацией продуктов реакции твердофазного синтеза: толщины пленок (методом кварцевого резонатора), химического состава (методом фотоэлектронной спектроскопии), структуры (рентгеновская дифракция), фазового состава (мессбауэровская спектроскопия), магнитных свойств (крутильный магнитометр).
Причины, ответственные за столь удивительный транспорт авторы связали с так называемыми дальнодействующими химическими связями, способными простираться на масштабы в десять тысяч раз больше чем размер атома. Природу этих связей еще предстоит выяснить.
По материалам статьи: V. Myagkov, O. Bayukov, Y. Mikhlin, V. Zhigalov, L. Bykova, G. Bondarenko Long-range chemical interactions in solid-state reactions: effect of an inert Ag interlayer on the formation of L10-FePd in epitaxial Pd(0 0 1)/Ag(0 0 1)/Fe(0 0 1) and Fe(0 0 1)/Ag(0 0 1)/Pd(0 0 1) trilayers //Philosophical Magazine Volume 94, Issue 23, 2014, p. 2595-2622