中文摘要：

在UHV的STM/MBE联合系统上进行典型二元互不相溶金属系统表面纳米阵列图案的自组装实验研究，通过生长参数的调节达到对纳米图案的控制；基于GIBBS自由能的成核热力学论和基于速率方程方法的生长动力学被用来研究裸露相的成核与纳米图案的生长，以期给出普适性的热力学和动力学描述；第一性原理的表面结构总能量计算和分子动力学的纳米阵列演化模拟，将在原子层次上揭示纳米阵列图案自组装的物理机制；实验研究,理论

结论摘要：

我们在本项目的研究中，首先对二元互不相溶金属系统的表面和界面合金化的一些基本热力学问题在理论上进行了深入的探讨。基于纳米热力学和连续介质力学理论，我们建立了纳米尺度下材料的表面与界面能模型，以及尺度依赖的二元系统生成热理论，并且以此为基础建立了纳米尺度相关的二元互不相溶金属系统界面/表面合金化的热力学判据，解释了immiscible二元金属系统的稳态合金化,预言了可能合金化的系统；同时在动力学理论上，建立纳米尺度相关的扩散动力学模型，提出了miscible和 immiscible系统界面与表面异常扩散的物理机制。此外，我们还提出了纳米尺度下二元immiscible金属系统合金固溶度的热力学模型,揭示了二元immiscible金属合金纳米颗粒存在异常固溶度的热力学机制,以及core-shell纳米结构的自发界面合金化的物理过程。然后，我们提出了将我们提出了将二元immiscible金属系统中的原子排斥力作为二维金属或合金纳米阵列图案自组装的热力学驱动力的思想,并且在实验中得到了初步实现，发现了二维金属或合金纳米岛阵列生长的一些基本的实验规律。