Вплив магнетного поля на електроосадження нанорозмірних структур
Є. А. Бондар$^{1}$, Д. А. Лужбін$^{2}$
$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$National Yang-Ming University, 155 Li-Nong Str., 112 Taipei, Taiwan
Отримано: 18.01.2018. Завантажити: PDF
Потенціостатичною методою досліджено вплив зовнішнього сталого магнетного поля на морфологію нанорозмірних кластерів, одержаних магнетоелектролізою водного розчину CuSO$_4$ в зовнішньому магнетному полі величиною до 0,31 T. Встановлено, що морфологія одержаних осадів істотно змінюється накладеним магнетним полем. В нульовому полі кластери, що осаджуються, не мають виділених напрямків зростання, в той час як в ненульовому магнетному полі з’являється переважні напрямки зростання як при магнетному полі, зорієнтованому перпендикулярно до електричних токових ліній, так і при їх паралельній орієнтації. Розгалужені структури осадів, що спостерігалися, мають фрактальну структуру, фрактальна розмірність якої залежить від величини й орієнтації магнетного поля. Спостережені ефекти можна пояснити магнетогідродинамічною (МГД) конвекцією, яку викликано дією Лорентцової сили, яка впливає на природню конвекцію, що спричинена ґрадієнтом концентрації в електроліті в прикатодному шарі як вздовж, так і поперек поверхні електроди. Таким чином, нанорозмірні об’єкти різноманітної структури (яка визначається магнетним полем) та розміру (який визначається часом електролізи) можуть бути одержані контрольованим чином. Ще одне явище, спостережене в даній роботі, а саме, зміна знаку ріжниці потенціялів між верхнім і нижнім зондами при зростанні магнетного поля, свідчить про супутню зміну знаку ґрадієнту концентрації вздовж поверхні катоди. Це уможливлює пояснити вплив магнетного поля у випадку паралельної орієнтації (де не діють Лорентцові сили) взаємним впливом МГД-ефектів і дифузії вздовж поверхні катоди.
Ключові слова: фрактальна структура, магнетне поле, Лорентцова сила, ґрадієнт концентрації.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v40/i05/0615.html
PACS: 61.43.Hv, 68.37.Hk, 68.55.J-, 82.45.Qr, 82.45.Hk, 82.45.Yz, 83.60.Np