Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2024, выпуск 2 » Статья стр. 232
<<<>>>
Зависимость температуры плавления Au, Pt и Fe от размера и формы нанокристалла при различных давлениях
Магомедов М.Н. 1
1Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики --- филиал Объединенного института высоких температур РАН, Махачкала, Россия
Email: mahmag4@mail.ru
Поступила в редакцию: 25 октября 2023 г.
В окончательной редакции: 25 октября 2023 г.
Принята к печати: 27 декабря 2023 г.
Выставление онлайн: 14 февраля 2024 г.
PDF версия
Предложен метод для расчета зависимости температуры плавления от размера (числа атомов N) и формы поверхности нанокристалла при различных давлениях (P). Данный метод основан на парном потенциале межатомного взаимодействия Ми-Леннарда-Джонса и учитывает зависимость как уравнения состояния, так и других решеточных свойств от размера и формы нанокристалла. Впервые получены зависимости температуры плавления (Tm) от давления P, размера N и параметра формы f нанокристалла. Расчеты были выполнены для золота, платины и железа. Показано, что при любых давлениях функция T_m(P,N,f) уменьшается как при изоморфно-изобарном (f,P - const) уменьшении числа атомов N, так и при изомерно-изобарном (N,P - const) отклонении формы нанокристалла от энергетически оптимальной формы. Показано, что величина барической производной температуры плавления T'_m(P) для нанокристалла при низких давлениях больше, а при высоких давлениях меньше, чем величина T'_m(P) для макрокристалла. При этом зависимость функции T'_m(P) от размера нанокристалла незначительная, т. е. при постоянных N-f-аргументах функции T_m(P,бесконечность) и T_m(P,N,f) практически параллельны. Указано, как этот метод можно применить для экспериментальной оценки давления, под которым находится нанокристалл в тугоплавкой матрице. Ключевые слова: нанокристалл, температура плавления, уравнение состояния, золото, платина, железо.
  1. N.R.C. Corsini, W.R. Little, A. Karatutlu, Y. Zhang, O. Ersoy, P.D. Haynes, C. Molteni, N.D.M. Hine, I. Hernandez, J. Gonzalez, F. Rodriguez, V.V. Brazhkin, A. Sapelkin. Nano Lett. 15, 11, 7334 (2015). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b02627
  2. F. Bai, K. Bian, X. Huang, Z. Wang, H. Fan. Chem. Rev. 119, 12, 7673 (2019). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00023
  3. Y. Chen, Z. Lai, X. Zhang, Z. Fan, Q. He, C. Tan, H. Zhang. Nature Rev. Chem. 4, 5, 243 (2020). https://doi.org/10.1038/s41570-020-0173-4
  4. T. Xiao, Y. Nagaoka, X. Wang, T. Jiang, D. Lamontagne, Q. Zhang, C. Cao, X. Diao, J. Qiu, Y. Lu, Z. Wang, Y.C. Cao. Science 377, 6608, 870 (2022). https://doi.org/10.1126/science.abq7684
  5. I.M. Padilla Espinosa, T.D.B. Jacobs, A. Martini. Nanoscale Res. Lett. 17, 1, 96 (2022). https://doi.org/10.1186/s11671-022-03734-z
  6. D. Vollath, F.D. Fischer, D. Holec. Beilstein J. Nanotechnology 9, 1, 2265 (2018). https://doi.org/10.3762/bjnano.9.211
  7. X. Zhang, W. Li, H. Kou, J. Shao, Y. Deng, X. Zhang, J. Ma, Y. Li, X. Zhang. J. Appl. Phys. 125, 18, 185105 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5090301
  8. A. Forslund, A. Ruban. Phys. Rev. B 105, 4, 045403 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.045403
  9. A.S. Kholtobina, A. Forslund, A.V. Ruban, B. Johansson, N.V. Skorodumova. Phys. Rev. B 107, 3, 035407 (2023). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.035407
  10. S. Zhu, K. Xie, Q. Lin, R. Cao. Adv. Colloid Interface Sci. 315, 102905 (2023). https://doi.org/10.1016/j.cis.2023.102905
  11. М.Н. Магомедов. ФТТ 64, 7, 765 (2022). https://doi.org/10.21883/FTT.2022.07.52559.319. [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 64, 7, 765 (2022).] https://doi.org/10.21883/PSS.2022.07.54579.319]
  12. М.Н. Магомедов. ФТТ 65, 5, 734 (2023). https://doi.org/10.21883/FTT.2023.05.55489.46. [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 65, 5, 708 (2023). https://doi.org/10.21883/PSS.2023.05.56040.46]
  13. М.Н. Магомедов. Кристаллография 62, 3, 487 (2017). [M.N. Magomedov. Crystallography Rep. 62, 3, 480 (2017)]. https://doi.org/10.1134/S1063774517030142
  14. М.Н. Магомедов. ФТТ 62, 12, 2034 (2020). https://doi.org/10.21883/FTT.2020.12.50206.172. [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 62, 12, 2280 (2020). https://doi.org/10.1134/S1063783420120197]
  15. E.N. Ahmedov. J. Phys.: Conf. Ser. 1348, 012002, 1 (2019). https://doi.org/10.1088/1742-6596/1348/1/012002
  16. С.П. Крамынин. Физика металлов и металловедение 123, 2, 119 (2022). https://doi.org/10.31857/S0015323022020061. [S.P. Kramynin. Phys. Met. Metallography 123, 2, 107 (2022). https://doi.org/10.1134/S0031918X22020065]
  17. S.P. Kramynin. J. Phys. Chem. Solids 152, 109964 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2021.109964
  18. S.P. Kramynin. Solid State Sci. 124, 106814 (2022). https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.106814
  19. R. Briggs, F. Coppari, M.G. Gorman, R.F. Smith, S.J. Tracy, A.L. Coleman, A. Fernandez-Panella, M. Millot, J.H. Eggert, D.E. Fratanduono. Phys. Rev. Lett. 123, 4, 045701 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.045701
  20. D.E. Fratanduono, M. Millot, D.G. Braun, S.J. Ali, A. Fernandez-Panella, C.T. Seagle, J.-P. Davis, J.L. Brown, Y. Akahama, R.G. Kraus, M.C. Marshall, R.F. Smith, E.F. O'Bannon III, J.M. Mcnaney, J.H. Eggert. Science 372, 6546, 1063 (2021). https://doi.org/10.1126/science.abh0364
  21. T. Castro, R. Reifenberger, E. Choi, R.P. Andres. Phys.Rev. B 42, 13, 8548 (1990). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.42.8548
  22. М.Н. Магомедов. ФТТ 63, 9, 1415 (2021). https://doi.org/10.21883/FTT.2021.09.51279.080. [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 63, 10, 1465 (2021). https://doi.org/10.1134/S1063783421090250]
  23. G. Weck, V. Recoules, J.A. Queyroux, F. Datchi, J. Bouchet, S. Ninet, G. Garbarino, M. Mezouar, P. Loubeyre. Phys. Rev. B 101, 1, 014106 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.014106
  24. P. Cheyssac, R. Kofman, R. Garrigos. Phys. Scripta 38, 2, 164 (1988). https://doi.org/10.1088/0031-8949/38/2/009
  25. R. Garrigos, P. Cheyssac, R. Kofman. Mol. Clusters 12, 1--4, 497 (1989). https://doi.org/10.1007/BF01427006
  26. S.L. Lai, J.Y. Guo, V. Petrova, G. Ramanath, L.H. Allen. Phys. Rev. Lett. 77, 1, 99 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.99
  27. G. Kellermann, A.F. Craievich. Phys. Rev. B 78, 5, 054106 (2008). https://doi.org/10.1103/physrevb.78.054106
  28. T.S. Zhu, M. Li. Mater. Res. Bull. 63, 253 (2015). https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2014.12.010
  29. F. Ercolessi, W. Andreoni, E. Tosatti. Phys. Rev. Lett. 66, 7, 911 (1991). https://doi.org/10.1103/physrevlett.66.911
  30. F. Delogu. Phys. Rev. B 72, 1, 205418 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.205418
  31. М.Н. Магомедов. ЖТФ 81, 9, 57 (2011). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 56, 9, 1277 (2011)]. https://doi.org/10.1134/S106378421109012X
  32. М.Н. Магомедов. ЖТФ 84, 5, 46 (2014). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 59, 5, 675 (2014)]. https://doi.org/10.1134/S1063784214050211
  33. М.Н. Магомедов. ЖТФ 86, 5, 92 (2016). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 61, 5, 730 (2016)]. https://doi.org/10.1134/S1063784216050157.
  34. М.Н. Магомедов. Поверхность. Рентген., синхротр., и нейтрон. исслед. 9, 103 (2019). https://doi.org/10.1134/S0207352819090075. [M.N. Magomedov. J. Surface Investigation. X-ray, Synchrotron Neutron Techn. 13, 5, 880 (2019). https://doi.org/10.1134/S1027451019050070]
  35. Л. Жирифалько, Статистическая физика твердого тела. Мир, М. (1975). 383 с. [L.A. Girifalco. Statistical Physics of Materials. J. Wiley and Sons Ltd., N.Y. (1973). 346 p.]
  36. П.И. Дорогокупец, Т.С. Соколова, Б.С. Данилов, К.Д. Литасов. Геодинамика и тектонофизика 3, 2, 129 (2012). [P.I. Dorogokupets, T.S. Sokolova, B.S. Danilov, K.D. Litasov. Geodynamics \& Tectonophysics 3, 2, 129 (2012)]. https://doi.org/10.5800/GT-2012-3-2-0067
  37. M. Mohr, A. Caron, P. Herbeck-Engel, R. Bennewitz, P. Gluche, K. Bruhne, H.-J. Fecht. J. Appl. Phys. 116, 12, 124308 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4896729
  38. A. Rida, E. Rouhaud, A. Makke, M. Micoulaut, B. Mantisi. Phil. Mag. 97, 27, 2387 (2017). https://doi.org/10.1080/14786435.2017.1334136
  39. M. Goyal, B.R.K. Gupta. Mod. Phys. Lett. B 33, 26, 1950310 (2019). https://doi.org/10.1142/s021798491950310x
  40. J. Li, B. Lu, H. Zhou, C. Tian, Y. Xian, G. Hu, R. Xia. Phys. Lett. A 383, 16, 1922 (2019). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2018.10.053
  41. C.Q. Sun. Prog. Mater. Sci. 54, 2, 179 (2009). https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2008.08.001
  42. И.Ф. Головнев, Е.И. Головнева. Физическая мезомеханика 22, 2, 86 (2019). https://doi.org/10.24411/1683-805X-2019-12008. [I.F. Golovnev, E.I. Golovneva. Phys. Mesomech. 23, 3, 189 (2020). https://doi.org/10.1134/S1029959920030017]
  43. X. Wei, D.J. Shu. Phys. Rev. B 106, 19, 195419 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.195419
  44. M. Zhao, Y. Xia. Nature Rev. Mater. 5, 6, 440 (2020). https://doi.org/10.1038/s41578-020-0183-3
  45. M.G. Pamato, I.G. Wood, D.P. Dobson, S.A. Hunt, L. Vov cadlo. J. Appl. Crystallography 51, 2, 470 (2018). https://doi.org/10.1107/S1600576718002248
  46. T. Tsuchiya. J. Geophys. Res. 108, B10, 2462 (2003). https://doi.org/10.1029/2003JB002446
  47. M. Zhu, J. Liu, Q. Huang, J. Dong, X. Yang. J. Phys. D 55, 48, 485303 (2022). https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac9485
  48. D. Errandonea. J. Appl. Phys. 108, 3, 033517 (2010). https://doi.org/10.1063/1.3468149
  49. E.N. Ahmedov. Physica B: Condens. Matter 571, 252 (2019). https://doi.org/10.1016/j.physb.2019.07.027
  50. J. Chen, X. Fan, J. Liu, C. Gu, Y. Shi, D.J. Singh, W. Zheng. J. Phys. Chem. C 124, 13, 7414 (2020). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b10769
  51. D. Shekhawat, M. Vauth, J. Pezoldt. Inorganics 10, 4, 56 (2022). https://doi.org/10.3390/inorganics10040056
  52. D.M. Foster, T. Pavloudis, J. Kioseoglou, R.E. Palmer. Nature Commun. 10, 1, 2583 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-10713-z
  53. C. Zeni, K. Rossi, T. Pavloudis, J. Kioseoglou, S. de Gironcoli, R.E. Palmer, F. Baletto. Nature Commun. 12, 1, 6056 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-26199-7
  54. М.Н. Магомедов. ФТТ 46, 5, 924 (2004). [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 46, 5, 954 (2004).] https://doi.org/10.1134/1.1744976
  55. D. Errandonea. Phys. Rev. B 87, 5, 054108 (2013). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.054108
  56. N.N. Patel, M. Sunder. High pressure melting curve of platinum up to 35 GPa. AIP Conf. Proc. AIP Publishing LLC 1942, 1, 030007 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5028588
  57. S. Anzellini, V. Monteseguro, E. Bandiello, A. Dewaele, L. Burakovsky, D. Errandonea. Sci. Rep. 9, 13034, 1 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-49676-y
  58. Z.M. Geballe, N. Holtgrewe, A. Karandikar, E. Greenberg, V.B. Prakapenka, A.F. Goncharov. Phys. Rev. Mater. 5, 3, 033803 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.5.033803
  59. V.M. Samsonov, A.A. Romanov, A.Y. Kartoshkin, I.V. Talyzin, V.V. Puytov. Appl. Phys. A 128, 9, 826 (2022). https://doi.org/10.1007/s00339-022-05922-1
  60. E. Toulkeridou, J. Kioseoglou, P. Grammatikopoulos. Nanoscale Adv. 4, 22, 4819 (2022). https://doi.org/10.1039/d2na00418f
  61. H.M. Strong, R.E. Tuft, R.E. Hanneman. Metallurgical Transact. 4, 2657 (1973). https://doi.org/10.1007/BF02644272
  62. L.J. Swartzendruber. Bull. Alloy Phase Diagrams 3, 2, 161 (1982). https://doi.org/10.1007/BF02892374
  63. Q. Williams, R. Jeanloz, J. Bass, B. Svendsen, T.J. Ahrens. Science 236, 4798, 181 (1987). https://doi.org/10.1126/science.236.4798.181
  64. R. Boehler. Nature 363, 6429, 534 (1993). https://doi.org/10.1038/363534a0
  65. S. Anzellini, A. Dewaele, M. Mezouar, P. Loubeyre, G. Morard. Science 340, 6131, 464 (2013). https://doi.org/10.1126/science.1233514
  66. P.I. Dorogokupets, A.M. Dymshits, K.D. Litasov, T.S. Sokolova. Sci. Rep. 7, 1, 1 (2017). https://doi.org/10.1038/srep41863
  67. I.C. Ezenwa, Y. Fei. Geophys. Res. Lett. 50, 6, e2022GL102006 (2023). https://doi.org/10.1029/2022GL102006
  68. М.Н. Магомедов. ФТТ 63, 2, 191 (2021). https://doi.org/10.21883/FTT.2021.02.50462.209. [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 63, 2, 215 (2021). https://doi.org/10.1134/S1063783421020165]
  69. M.N. Magomedov. J. Phys. Chem. Solids 151, 109905 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2020.109905
  70. М.Н. Магомедов. ФТТ 63, 11, 1821 (2021). https://doi.org/10.21883/FTT.2021.11.51583.145. [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 64, 13, 2121 (2022). https://doi.org/10.21883/PSS.2022.13.52307.145]
  71. М.Н. Магомедов. ЖТФ 93, 2, 221 (2023). https://doi.org/10.21883/JTF.2023.02.54496.190-22. [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 68, 2, 209 (2023). https://doi.org/10.21883/TP.2023.02.55474.190-22]
  72. T.D. Cuong, A.D. Phan. Vacuum 185, 110001 (2021). https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.110001
  73. T.D. Cuong, N.Q. Hoc, N.D. Trung, N.T. Thao, A.D. Phan. Phys. Rev. B 106, 9, 094103 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.094103
  74. W.H. Qi, M.P. Wang. Mater. Lett. 59, 18, 2262 (2005). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2004.06.079
  75. M.A. Jabbareh. Solid State Commun. 355, 114923 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ssc.2022.114923.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme