О скачках свойств при плавлении и исчезновении фазового перехода при уменьшении размера нанокристалла

Регистрация | Забыли свой пароль?

08.11.2010

О скачках свойств при плавлении и исчезновении фазового перехода при уменьшении размера нанокристалла

Магомедов М.Н.

УРАН Институт проблем геотермии Дагестанского научного центра РАН,

Аннотация

Для модели нанокристалла в виде прямоугольного параллелепипеда с варьируемой формой поверхности [Магомедов М.Н. // ФТТ, 46, 924 (2004)], получены выражения для следующих зависимостей: температур плавления (Tm) и начала кристаллизации (TN < Tm), удельных (на атом) скачков энтропии (Ds), скрытой теплоты (Dh = Tm Ds), объема (Dv) и поверхностной (на единицу площади) энергии (Ds) для фазового перехода кристалл-жидкость (ФПК-Ж). Изучена зависимость данных функций как от числа атомов (N), так и от формы наночастицы. Конкретные расчеты, проведенные для наночастиц меди, показали хорошее согласие с результатами, полученными в численных экспериментах.

Показано, что функция Tm(N) убывает при уменьшении N сильнее, чем TN(N), поэтому при определенном размере (N0) эти функции пересекаются. Функция Ds(N) убывает при уменьшении N сильнее, чем Tm(N), а функции Dh(N) и Dv(N) уменьшается с уменьшением N существенно заметнее, чем Ds(N). Однако при N0 все эти скачки становятся равными нулю: Ds(N0) = Dh(N0) = Dv(N0) = Ds(N0) = 0. В таком кластере из N0 атомов физическое различие фаз исчезает. Поэтому при N £ N0 невозможно реализовать ФПК-Ж, где бы величины Ds, Dv и Dh были бы отрицательны.

Величина N0 зависит от формы кластера: чем больше форма кластера отклонена от наиболее энергетически устойчивой формы (куба), тем больше величина N0 , и тем заметнее убывают при уменьшении N как функции Tm(N), s(N)s и s(N)s , так и вышеуказанные скачки свойств при ФПК-Ж: Ds, Dh, Dv и Ds. Для нано-меди этот размер лежит в интервале: N0 = 49 ¸ 309.

Указано, что в кластере из N0 атомов может реализоваться критическая точка, т.е. в таком кластере ФПК-Ж из ФП первого рода может стать ФП второго рода. Но для этого необходимо, чтобы величинаN0 была бы целочисленной.


Возврат к списку публикаций


Ваше мнение о статье

 

Интернет-ресурсы

Популярные тэги ntsr.info

Нано в играх

Нанотехнологическое общество России

email: orgnanosociety@mail.ru