WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

так и дисперсию распределения NK(d). Подтверждений 2) При достаточной температуре и определенных знабимодальности было бы больше, если бы к раздвоению чениях d может наблюдаться осцилляция числа атомов Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. О зависимости поверхностной энергии от размера и формы нанокристалла в нанокристалле с некубической формой: под влиянием с равным значением d (так обычно осуществляется флуктуаций или внешних воздействий пластинчатый на- отбор нанокристаллов одного размера в микроскопе), нокристалл может отторгать часть атомов, преобразуясь то биморфизм в виде (35) приведет к бимодальности в стержневидный (у которого те же значения d и (т. е. к неопределенности) числа атомов в отобранных указанных в (32) параметров, но другое значение N), по диаметру изодиаметральных нанокристаллов. И тольа потом присоединять к себе атомы из окружающего ко если форма всех нанокристаллов будет кубической пространства и восстанавливать прежнюю форму. Лег- (т. е. f = f = f = f = 1), ни бимодальности в расr p r p ко понять, что экспериментальная реализация данной пределениях, ни неопределенности в размерах уже не осцилляции числа атомов в некубичном нанокристалле будет.

(под действием звуковых либо электромагнитных волн) Описанная выше неопределенность точного одновредолжна приводить к аномальному поглощению энергии менного измерения величин d и N в массиве нанокриот источника воздействия, причем резонансная частота сталлов может иметь существенное (если не решающее) поглощения будет определяться значениями d и, а значение при теоретической оценке: 1) величины d, также параметрами межатомного взаимодействия.

если нанокристаллы отбирались в масс-спектрометре Если создать массив нанокристаллов с некубической (т. е. по значению N или массы); 2) величины N, если формой, которые будут иметь возможность обмениватьнанокристаллы отбирались в микроскопе (т. е. по велися между собой атомами, то при внешних воздействиях чине размера d). В первом случае возможно получе(или под воздействием внутренних флуктуаций) может ние бимодального распределения нанокристаллов по d, происходить релаксация метастабильных некубических которое представлено на рис. 7, и неопределенности в форм (т. е. стержневидных либо пластинчатых) в более наиболее вероятном значении размера для отобранного стабильные — кубические, сопровождающаяся укрупнепо N массива нанокристаллов. Это несомненно приведет нием одних нанокристаллов за счет уменьшения других.

к ошибкам в полученных таким образом зависимостях В этом релаксационном процессе „кубизации“ формы с различных свойств от величины d. Во втором случае изменением размера нанокристаллов должно происховозможно появление аналогичной бимодальности в расдить выделение энергии, связанное с переходом массива пределении нанокристаллов по величине N: отобранные нанокристаллов в более термодинамически устойчивое стрежневидные, кубические, пластинчатые нанокристалсостояние. Выигрыш энергии будет обусловлен уменьлы одного размера будут иметь разное число атомов.

шением общей площади поверхности массива нанокриЭта бимодальность приведет к ошибке при представлесталлов: как за счет кубизации формы нанокристаллов, нии зависимости экспериментально полученных свойств так и за счет уменьшения дисперсности всего массива.

от величины N.

Отметим, что бимодальность в распределении числа 11. Об одновременном точном образовавшихся нанокристаллов по размеру (NK(d) лиизмерении диаметра и числа бо NK(N)) наиболее заметно проявляется, если данный массив нанокристаллов был получен путем барической атомов для нанокристалла фрагментации — предварительного сжатия (статическопроизвольной формы го или динамического) макрокристалла выше некоторого порогового давления с последующим его резким Из (34) и (36) легко получить „соотношение неопресбросом [13]. Дело в том, что именно при такой взрывделенности“ для точного одновременного измерения веной обработке макрокристалла образовавшиеся фрагличин d и N, характеризующих размер нанокристаллов менты с большей вероятностью имеют некубичный обв массиве лик (в экспериментальных работах используется термин ( d/N1/3)( N1/3/d) = Zd( f ) - Zd( f ) r p „осколочный вид“), т. е. пластинчатый либо стрежневид ный габитус. Кубическая форма для нанокристаллов, [Zd( f )]-1 - [Zd( f )]-1. (37) p r полученных описанным выше способом, как это ни покажется странным, оказывается менее вероятной [13].

При этом значения f и f определяются из услоr p Поэтому нанокристаллы, полученные путем барической вия (33), а величины f и f —из (35).

r p фрагментации (например, взрывные алмазы [39,41]), Физическая суть соотношения (37) состоит в следуимеют и осколочный габитус, и бимодальность в расющем. Пусть имеется массив нанокристаллов опредепределении по размеру. Например, отношение длины ленного вещества ( = const). Если выбрать из данного зерен к ширине в массиве взрывных алмазов составляет массива изомеры, т. е. нанокристаллы с одинаковым в среднем f 1.8 [41].

значением N, а следовательно, и с равными массами Если же нанокристаллы образовались при низких (так осуществляется отбор изомерных нанокристаллов в (либо при медленно меняющихся) давлениях, появление масс-спектрометре), то эффект биморфизма в виде (33) приведет к бимодальности (т. е. фактически к неопреде- бимодальности в распределении по размеру маловероленности) диаметра d отобранных изомерных нанокри- ятно. При таком способе получения кубическая форма сталлов. Если же из массива будут взяты нанокристаллы нанокристаллов как наиболее энергетически выгодная Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 936 М.Н. Магомедов будет более вероятной [13]. Исходя из этого, по харак- 7) Зависимости k3(N), (N), F(N), (N), Tm(N), теру экспериментально найденной зависимости NK(d) ten(N) (и связанные с ними другие размерные зависиможно судить об условиях, в которых данный массив мости) имеют осциллирующий вид с максимумами при нанокристаллов был получен (или о том, какие давления таких магических числах Ncube, из которых составляется данный массив испытал при своей эволюции). Напри- бездефектный куб, и с минимумами при таких N, из которых можно построить только бездефектный стержень мер, если из порошка (т. е. массива нанокристаллов) биатомной толщины.

неизвестного происхождения отобрать нанокристаллы одного диаметра d (либо в равным числом атомов N, 8) При условии (24) может реализоваться экзотерт. е. с равной массой) и обнаружится явно выраженная мичекий процесс самораспада кристалла на дендритные осколки с максимально возможной площадью поверхнобимодальность в распределении числа нанокристаллов сти (F–D-процесс). Данный F–D-процесс легче реализупо N (либо по d), то, вероятнее всего, данный порошок ется в веществах с ван-дер-ваальсовой связью.

подвергался (при получении либо при его эволюции) резкому барическому воздействию с превышением неко- 9) Для нанокристаллов может наблюдаться явление торого порогового давления. Этот метод исследования биморфизма, суть которого состоит в том, что для нанокристалла равновероятны как пластинчатая, так и массива нанокристаллов на предмет наличия эффекта стержневидная форма.

бимодальности в распределении по размеру может быть также использован при разработке одноразовых индика- 10) Биморфизм приводит к бимодальности в расторов взрывных давлений. пределении числа нанокристаллов по размеру: либо по числу атомов в нанокристалле, либо по диаметру нанокристалла.

12. Выводы Автор выражает благодарность А.Д. Филенко, К.Н. Магомедому и З.М. Сурхаевой за всестороннюю 1) Поверхностная свободная энергия (все выводы помощь в работе.

для справедливы также и для функции ten, если N 8) уменьшается с уменьшением размера нанокристалла, причем (N-1/3) и (c/d) убывают линейно с Список литературы ростом аргументов: N-1/3 либо (c/d).

[1] Ю.И. Петров. Физика малых частиц. Наука, М. (1982).

2) (N-1/3) и (c/d) уменьшаются с ростом аргумен360 с.

тов тем заметнее, чем больше нанокристалла отклоняет[2] L. Kornblit, A. Ignatiev. Physica A 141A, 2–3, 466 (1987).

ся от кубической формы.

[3] Н.Т. Гладких, Л.К. Григорьева, С.В. Дукаров, В.Е. Зильбер3) При высоких температурах убывает при изохориварг, В.И. Ларин, Э.Л. Нагаев, С.П. Чижик. ФТТ 31, 5, ческом нагреве линейно с ростом T. Причем величина (1989).

-(d/dT)V тем больше, чем меньше (при данной фор- [4] В.И. Зубов, И.Д. Морохов, Н.П. Третьяков. Поверхность 3, 20 (1990).

ме) размер нанокристалла либо чем заметнее (при дан[5] Д.В. Коробицин, В.С. Демиденко, И.А. Нечаев, В.И. Симаном N) форма нанокристалла отклоняется от наиболее ков. Изв. вузов. Физика 9, 110 (2000).

термодинамически устойчивой — кубической.

[6] А.Н. Базулев, В.М. Самсонов, Н.Ю. Сдобняков. ЖФХ 76, 4) При изобарическом увеличении температуры 11, 2057 (2002).

уменьшается сильнее, чем при изохорическом нагреве, [7] Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Статистическая физика. Наука, т. е. по нелинейному закону: -(d/dT)P > -(d/dT)V.

М. (1976). Ч. 1. 584 с.

Причем наклон (T ) растет при изоморфном (при [8] Дж. Гиббс. Термодинамика. Статистическая механика. Наука, М. (1982). С. 311.

f = const) уменьшении N либо при изомерном (при [9] Э.Л. Нагаев. УФН 162, 9, 49 (1992).

N = const) отклонении формы нанокристалла от формы [10] Э.В. Вейцман. ЖФХ 65, 3, 850 (1991).

куба.

[11] W. Vogelsberger, H.-G. Fritsche, E. Muller. Phys. Stat. Sol. (b) 5) В рамках выполнимости критерия плавления Лин148, 1, 155 (1988).

деманна (19) показано, что нанокристалл плавится, [12] Г.С. Жданов. Физика твердого тела. Изд-во МГУ, М.

когда его поверхностная энергия уменьшается до опре(1961). 500 с.

деленной в (20)–(23), не зависящей от размера и формы [13] М.Н. Магомедов. ФТТ 45, 5, 907 (2003).

[14] М.Н. Магомедов. ФТТ 45, 7, 1159 (2003).

величины.

[15] Б.М. Смирнов. УФН 163, 10, 29 (1993).

6) Для веществ, у которых Tm(N = ) > (N = ), [16] М.Н. Магомедов. ЖФХ 62, 8, 2103 (1988).

поверхностная энергия кристалла (любого размера и [17] М.Н. Магомедов. ЖФХ 62, 1, 58 (1988).

формы) при температуре плавления Tm(N, f ) равна [18] М.Н. Магомедов. ЖФХ 61, 4, 1003 (1987).

энергии, необходимой для разделения макрокристалла [19] М.Н. Магомедов. ФТТ 45, 1, 33 (2003).

на отдельные атомы (при Tm(N = )), отнесенной к [20] А.А. Жуков. ЖФХ 48, 3, 562 (1974).

площади созданной таким образом при Tm(N = ) по- [21] E.T. Turkdogan. Physical Chemistry of High Temperature верхности образовавшихся свободных атомов. Technology. Acad. Press, N.Y. (1980). 344 p.

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. О зависимости поверхностной энергии от размера и формы нанокристалла [22] Д.М. Скоров, А.И. Дашковский, В.Н. Маскалец, В.К. Хижный. Поверхностная энергия твердых металлических фаз.

Атомиздат, М. (1973). 172 с.

[23] V.K. Kumikov, Kh.B. Khokonov. J. Appl. Phys. 54, 3, (1983).

[24] М.И. Шахпаронов. Введение в современную теорию растворов. Высш. шк., М. (1976). 296 с.

[25] M.O. Robbins, G.S. Grest, K. Kremer. Phys. Rev. B 42, 9, 5579 (1990).

[26] Min-Yao Zhou, Ping Sheng. Phys. Rev. B 43, 4, 3460 (1991).

[27] В.И. Иевлев. ФТТ 33, 5, 1610 (1991).

[28] Ю.В. Найдич, Н.Ф. Григоренко, В.М. Перевертайло. ЖФХ 51, 11, 2984 (1977).

[29] U. Breuer, O. Krauff, H.P. Bonzel. Phys. Rev. B 41, 15, 10 (1990).

[30] Б.А. Нестеренко, В.Г. Ляпин. Фазовые переходы на свободных гранях и межфазных границах в полупроводниках.

Наук. думка, Киев (1990). 152 с.

[31] В.С. Жуков. ФТТ 32, 12, 3626 (1990).

[32] М.Н. Магомедов. ЖФХ 63, 11, 2943 (1989).

[33] В.В. Погосов. ФТТ 36, 9, 2521 (1994).

[34] T. Gorecki. High Temp.–High Press. 11, 6, 683 (1979).

[35] М.Н. Магомедов. Изв. РАН. Металлы 5, 73 (1992).

[36] Ю.Н. Девятко, С.В. Рогожкин, В.И. Троян, Е.П. Гусев, Т. Густавсон. ЖЭТФ 116, 12, 2038 (1999).

[37] М.Н. Магомедов. Письма в ЖТФ 27, 18, 36 (2001).

[38] S. Giorgio, J. Urban. J. Phys. F: Met. Phys. 18, 8, L147 (1988).

[39] В.Ф. Анисичкин, И.Ю. Мальков. Физика горения и взрыва 24, 15, 135 (1988).

[40] В.И. Иванов-Омский, А.Б. Лодыгин, С.Г. Ястребов. ФТП 36, 7, 797 (2002).

[41] В.М. Товстоган, В.А. Лукаш, Ю.И. Созин, А.В. Белянкина, А.А. Свирид. ФТВД 2, 37 (1980).

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.