Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2024, выпуск 3 » Статья стр. 442
<<<>>>
Зависимость удельной поверхностной энергии от размера и формы нанокристалла в различных P-T-условиях
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: 21 декабря 2023 г.
В окончательной редакции: 8 января 2024 г.
Принята к печати: 17 января 2024 г.
Выставление онлайн: 13 марта 2024 г.
PDF версия
На основании RP-модели изучена зависимость удельной поверхностной энергии sigma и поверхностного давления Psf от размера (N) и формы нанокристалла при различных значениях давления P и температуры T. Расчеты, проведенные для золота, показали, что при P=0 функция Psf(N) лежит в отрицательной области, т. е. нанокристалл растянут поверхностным давлением тем больше, чем выше температура, или чем больше форма нанокристалла отклонена от наиболее энергетически оптимальной формы. С уменьшением N при P=0 функция sigma(N) уменьшается тем заметнее, чем выше температура, или чем больше форма нанокристалла отклонена от наиболее энергетически оптимальной формы. На основании этих результатов показано, что полученное в некоторых статьях увеличение функции sigma(N) при изоморфно-изотермическом уменьшении N не соответствует физическим свойствам нанокристалла: нанокристалл сжимался поверхностным давлением, которое возрастало при изоморфно-изотермическом уменьшении N, и это сжатие привело к соответствующему росту функции sigma(N) как при изоморфно-изотермическом уменьшении размера, так и при изомерном (т. е. при N=const) увеличении температуры нанокристалла. Ключевые слова: поверхность Гиббса, длина Толмена, поверхностное давление, уравнение состояния, золото.
  1. W.R. Tyson, W.A. Miller. Surf. Sci. 62, 1, 267 (1977). https://doi.org/10.1016/0039-6028(77)90442-3
  2. S.N. Zhevnenko, I.S. Petrov, D. Scheiber, V.I. Razumovskiy. Acta Materialia 205, 116565 (2021). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.116565
  3. D. Vollath, F.D. Fischer, D. Holec. Beilstein J. Nanotechnol. 9, 1, 2265 (2018). https://doi.org/10.3762/bjnano.9.211
  4. 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
  5. D. Holec, L. Lofler, G.A. Zickler, D. Vollath, F.D. Fischer. Int. J. Solids. Structures 224, 111044 (2021). https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2021.111044
  6. H. Amara, J. Nelayah, J. Creuze, A. Chmielewski, D. Alloyeau, C. Ricolleau, B. Legrand. Phys. Rev. B 105, 16, 165403 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.165403
  7. E.H. Abdul-Hafidh. J. Nanoparticle Res. 24, 12, 266 (2022). https://doi.org/10.1007/s11051-022-05638-6
  8. R.C. Tolman. J. Chem. Phys. 17, 3, 333 (1949). https://doi.org/10.1063/1.1747247
  9. K.K. Nanda. Phys. Lett. A 376, 19, 1647 (2012). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2012.03.055
  10. H.M. Lu, Q. Jiang. Langmuir 21, 2, 779 (2005). https://doi.org/10.1021/la0489817
  11. S. Xiong, W. Qi, Y. Cheng, B. Huang, M. Wang, Y. Li. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 22, 10648 (2011). https://doi.org/10.1039/C0CP02102D
  12. С. Оно, С. Кондо. Молекулярная теория поверхностного натяжения. ИЛ, М. (1963). 291 с. [S. Ono, S. Kondo. Molecular Theory of Surface Tension in Liquids. In: Structure of Liquids. Springer, Berlin, Heidelberg (1960). P. 134--280. https://doi.org/10.1007/978-3-642-45947-4_2]
  13. С.Ш. Рехвиашвили. Коллоид. журн. 82, 3, 386 (2020). https://doi.org/10.31857/S0023291220030088 [S.S. Rekhviashvili. Colloid J. 82, 3, 342 (2020).] https://doi.org/10.1134/S1061933X20030084
  14. J. Wang, S.Q. Wang. Surf. Sci. 630, 216 (2014). https://doi.org/10.1016/j.susc.2014.08.017
  15. S. De Waele, K. Lejaeghere, M. Sluydts, S. Cottenier. Phys. Rev. B 94, 23, 235418 (2016). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.235418
  16. М.Н. Магомедов. ЖТФ 84, 5, 46 (2014). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 59, 5, 675 (2014).] https://doi.org/10.1134/S1063784214050211
  17. V.D. Nguyen, F.C. Schoemaker, E.M. Blokhuis, P. Schall. Phys. Rev. Lett. 121, 24, 246102 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.246102
  18. D. Kim, J. Kim, J. Hwang, D. Shin, S. An, W. Jhe. Nanoscale  13, 14, 6991 (2021). https://doi.org/10.1039/d0nr08787d
  19. M.X. Lim, B. VanSaders, A. Souslov, H.M. Jaeger. Phys. Rev. X 12, 2, 021017 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevX.12.021017
  20. 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
  21. М.Н. Магомедов. Кристаллография 62, 3, 487 (2017). [M.N. Magomedov. Crystallogr. Reps 62, 3, 480 (2017).] https://doi.org/10.1134/S1063774517030142
  22. М.Н. Магомедов. Поверхность. Рентген., синхротр. и  нейтрон. исслед. 11, 88 (2020). https://doi.org/10.31857/S1028096020110102 [M.N. Magomedov. J. Surf. Investigation. X-ray, Synchrotron. Neutron Techniques 14, 6, 1208 (2020).] https://doi.org/10.1134/S1027451020060105
  23. 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
  24. 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
  25. E.N. Ahmedov. Physica B: Condens. Matter 571, 252 (2019). https://doi.org/10.1016/j.physb.2019.07.027
  26. S.P. Kramynin. J. Phys. Chem. Solids 152, 109964 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2021.109964
  27. 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
  28. S.P. Kramynin. Solid State Sci. 124, 106814 (2022). https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.106814
  29. 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
  30. 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
  31. 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
  32. F. Ercolessi, W. Andreoni, E. Tosatti. Phys. Rev. Lett. 66, 7, 911 (1991). https://doi.org/10.1103/physrevlett.66.911
  33. 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
  34. Y. Qi, T. Cagin, W.L. Johnson, W.A. Goddard III. J. Chem. Phys. 115, 1, 385 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1373664
  35. G. Kellermann, A.F. Craievich. Phys. Rev. B 78, 5, 054106 (2008). https://doi.org/10.1103/physrevb.78.054106
  36. 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
  37. A. Rida, E. Rouhaud, A. Makke, M. Micoulaut, B. Mantisi. Philosoph. Mag. 97, 27, 2387 (2017). https://doi.org/10.1080/14786435.2017.1334136
  38. M. Goyal, B.R.K. Gupta. Modern Phys. Lett. B 33, 26, 1950310 (2019). https://doi.org/10.1142/s021798491950310x
  39. 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
  40. 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
  41. М.Н. Магомедов. Поверхность. Рентген., синхротр., и нейтрон. исслед. 1, 99 (2012). [M.N. Magomedov. J. Surf. Investigation. X-ray, Synchrotron. Neutron Techniques 6, 1, 86--91 (2012).] https://doi.org/10.1134/S1027451012010132
  42. S. Zhu, K. Xie, Q. Lin, R. Cao, F. Qiu. Advances. Colloid. Interface Sci. 315, 102905 (2023). https://doi.org/10.1016/j.cis.2023.102905
  43. М.Н. Магомедов. Поверхность. Рентген., синхротр., и нейтрон. исслед. 5, 59 (2012). [M.N. Magomedov. J. Surf. Investigation. X-ray, Synchrotron. Neutron Technique 6, 3, 430 (2012).] https://doi.org/10.1134/S1027451012050151
  44. М.Н. Магомедов. Поверхность. Рентген., синхротр., и нейтрон. исслед. 11, 107--112 (2013). [M.N. Magomedov. J. Surf. Investigation. X-ray, Synchrotron. Neutron Technique 7, 6, 1114 (2013).] https://doi.org/10.1134/S1027451013060104
  45. М.Н. Магомедов. ЖТФ 86, 5, 84 (2016). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 61, 5, 722 (2016).] https://doi.org/10.1134/S1063784216050145
  46. С.Н. Задумкин, А.А. Карашаев. В сб.: Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. Кабардино-Балкарское кн. изд-во, Нальчик (1965). С. 85--88
  47. M. Zhao, Y. Xia. Nature Rev. Mater. 5, 6, 440 (2020). https://doi.org/10.1038/s41578-020-0183-3
  48. S.W. Cui, J.A. Wei, Q. Li, W.W. Liu, P. Qian, X.S. Wang. Chinese Phys. B 30, 1, 016801 (2021). https://doi.org/10.1088/1674-1056/abb65a
  49. S. Gong, Z. Hu, L. Dong, P. Cheng. Phys. Fluids 35, 7, 073315 (2023). https://doi.org/10.1063/5.0155289

Учредители

Издатель

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