Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2024, выпуск 10 » Статья стр. 1641
>>>
Влияние размера и формы нанокристалла на барические и температурные зависимости его свойств (О б з о р)
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: 6 июня 2024 г.
В окончательной редакции: 5 июля 2024 г.
Принята к печати: 4 августа 2024 г.
Выставление онлайн: 28 октября 2024 г.
PDF версия
Обсуждаются проблемы изучения решеточных свойств нанокристалла при различных давлениях и температурах. Проанализированы изменения уравнения состояния и барических зависимостей различных свойств золота при переходе от макро- к нанокристаллу кубической или стержневидной формы из 306 атомов. Были рассмотрены следующие свойства: температура Дебая, первый и второй параметры Грюнайзена, модуль упругости, коэффициент теплового расширения, изохорная и изобарная теплоемкость, удельная свободная поверхностная энергия и ее производная по температуре, температура плавления. Также были рассмотрены производные указанных функций по давлению. Представленные зависимости сравниваются с результатами других авторов и обсуждаются проблемы расчета данных свойств различными методами. Показано, что при изоморфно-изотермо-изобарическом уменьшении размера нанокристалла значения одних свойств уменьшаются, других - увеличиваются, а есть и такие, которые могут изменять свою размерную зависимость при изменении P-T-условий. Показано, что при отклонении формы нанокристалла от энергетически оптимальной формы размерные изменения барических зависимостей усиливаются. Ключевые слова: нанокристалл, поверхностная энергия, уравнение состояния, тепловое расширение, модуль упругости, температура плавления, золото.
  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). DOI: 0.1021/acs.nanolett.5b02627
  2. F. Bai, K. Bian, X. Huang, Z. Wang, H. Fan. Chem. Rev. 119, 12, 7673 (2019). DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00023
  3. I.M. Padilla Espinosa, T.D.B. Jacobs, A. Martini. Nanoscale Res. Lett. 17, 1, 96 (2022). DOI: 10.1186/s11671-022-03734-z
  4. W.R. Tyson, W.A. Miller. Surf. Sci. 62, 1, 267 (1977). DOI: 10.1016/0039-6028(77)90442-3
  5. S.N. Zhevnenko, I.S. Petrov, D. Scheiber, V.I. Razumovskiy. Acta Materialia 205, 116565 (2021). DOI: 10.1016/j.actamat.2020.116565
  6. S. Zhu, K. Xie, Q. Lin, R. Cao. Advances. Colloid. Interface Sci. 315, 102905 (2023). DOI: 10.1016/j.cis.2023.102905
  7. X. Zhang, W. Li, H. Kou, J. Shao, Y. Deng, X. Zhang, J. Ma, Y. Li, X. Zhang. J. App. Phys. 125, 18, 185105 (2019). DOI: 10.1063/1.5090301
  8. H. Amara, J. Nelayah, J. Creuze, A. Chmielewski, D. Alloyeau, C. Ricolleau, B. Legrand. Phys. Rev. B 105, 16, 165403 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.105.165403
  9. E.H. Abdul-Hafidh. J. Nanoparticle Res. 24, 12, 266 (2022). DOI: 10.1007/s11051-022-05638-6
  10. M.N. Magomedov. Phys. Rev. B 109, 3, 035405 (2024). DOI: 10.1103/PhysRevB.109.035405
  11. М.Н. Магомедов. ФТТ 62, 12, 2034 (2020). DOI: 10.21883/FTT.2020.12.50206.172 [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 62, 12, 2280 (2020). DOI: 10.1134/S1063783420120197]
  12. М.Н. Магомедов. ЖТФ 83, 9, 56 (2013). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 58, 9, 1297 (2013)]. DOI: 10.1134/S106378421309020X
  13. М.Н. Магомедов. ФТТ 46, 5, 924 (2004). [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 46, 5, 954 (2004)]. DOI: 10.1134/1.1744976
  14. М.Н. Магомедов. Кристаллография 62, 3, 487 (2017). [M.N. Magomedov. Crystallogr. Reps 62, 3, 480 (2017)]. DOI: 10.1134/S1063774517030142
  15. Л. Жирифалько, Статистическая физика твердого тела, Мир, М. (1975). 383 с. [L.A. Girifalco, Statistical Physics of Materials, J. Wiley and Sons Ltd., New York (1973). 346 p]
  16. М.Н. Магомедов. ФТТ 63, 9, 1415 (2021). DOI: 10.21883/FTT.2021.09.51279.080 [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 63, 10, 1465 (2021). DOI: 10.1134/S1063783421090250]
  17. P. Richard, A. Castellano, R. Bejaud, L. Baguet, J. Bouchet, G. Geneste, F. Bottin. Phys. Rev. Lett. 131, 20, 206101 (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.206101
  18. 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). DOI: 10.1126/science.abh0364
  19. М.Н. Магомедов. ФТТ 64, 7, 765 (2022). DOI: 10.21883/FTT.2022.07.52559.319 [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 64, 7, 765 (2022). DOI: 10.21883/PSS.2022.07.54579.319]
  20. 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). DOI: 10.1103/PhysRevB.101.014106
  21. P. Cheyssac, R. Kofman, R. Garrigos. Phys. Scripta 38, 2, 164 (1988). DOI: 10.1088/0031-8949/38/2/009
  22. R. Garrigos, P. Cheyssac, R. Kofman. Z. Phys. D 12, 1- 4, 497 (1989). DOI: 10.1007/BF01427006
  23. S.L. Lai, J.Y. Guo, V. Petrova, G. Ramanath, L.H. Allen. Phys. Rev. Lett. 77, 1, 99 (1996). DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.99
  24. G. Kellermann, A.F. Craievich. Phys. Rev. B 78, 5, 054106 (2008). DOI: 10.1103/physrevb.78.054106
  25. F. Ercolessi, W. Andreoni, E. Tosatti. Phys. Rev. Lett. 66, 7, 911 (1991). DOI: 10.1103/physrevlett.66.911
  26. Y. Qi, T. Cav gin, W.L. Johnson, W.A. Goddard III. J. Chem. Phys. 115, 1, 385 (2001). DOI: 10.1063/1.1373664
  27. T.S. Zhu, M. Li. Mater. Res. Bull. 63, 253 (2015). DOI: 10.1016/j.materresbull.2014.12.010
  28. М.Н. Магомедов. ЖТФ 81, 9, 57 (2011). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 56, 9, 1277 (2011)]. DOI: 10.1134/S106378421109012X
  29. М.Н. Магомедов. ЖТФ 84, 5, 46 (2014). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 59, 5, 675 (2014)]. DOI: 10.1134/S1063784214050211
  30. М.Н. Магомедов. ЖТФ 86, 5, 92 (2016). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 61, 5, 730 (2016)]. DOI: 10.1134/S1063784216050157
  31. M.N. Magomedov. J. Mol. Liq. 285, 106 (2019). DOI: 10.1016/j.molliq.2019.04.032
  32. М.Н. Магомедов. ФТТ 66, 3, 442 (2024). DOI: 10.61011/FTT.2024.03.57487.272 [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 66, 3, 428 (2024). DOI: 10.61011/PSS.2024.03.57947.272]
  33. 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)]. DOI: 10.5800/GT-2012-3-2-0067
  34. E.N. Ahmedov. J. Phys.: Conf. Ser. 1348, 012002, 1 (2019). DOI: 10.1088/1742-6596/1348/1/012002
  35. С.П. Крамынин. Физика Металлов и Металловедение 123, 2, 119 (2022). DOI: 10.31857/S0015323022020061 [S.P. Kramynin. Phys. Met. Metallography 123, 2, 107 (2022). DOI: 10.1134/S0031918X22020065]
  36. S.P. Kramynin. J. Phys. Chem. Solids 152, 109964 (2021). DOI: 10.1016/j.jpcs.2021.109964
  37. S.P. Kramynin. Solid State Sci. 124, 106814 (2022). DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2022.106814
  38. И.Ф. Головнев, Е.И. Головнева. Физическая мезомеханика 22, 2, 86 (2019). DOI: 10.24411/1683-805X-2019-12008 [I.F. Golovnev, E.I. Golovneva. Phys. Mesomech. 23, 3, 189 (2020)]. DOI: 10.1134/S1029959920030017
  39. M. Zhao, Y. Xia. Nature Rev. Mater. 5, 6, 440 (2020). DOI: 10.1038/s41578-020-0183-3
  40. S. Xiong, W. Qi, Y. Cheng, B. Huang, M. Wang, Y. Li. Phys. Chem. Chem.Phys. 13, 22, 10652 (2011). DOI: 10.1039/c0cp90161j
  41. M. Zhu, J. Liu, Q. Huang, J. Dong, X. Yang. J. Phys. D 55, 48, 485303 (2022). DOI: 10.1088/1361-6463/ac9485
  42. E. Purushotham, V. Radhika. Mater. Today: Proc. 47, 15, 4993 (2021). DOI: 10.1016/j.matpr.2021.04.451
  43. C.Q. Sun. Progress. Mater. Sci. 54, 2, 179 (2009). DOI: 10.1016/j.pmatsci.2008.08.001
  44. M. Goyal, B.R.K. Gupta. Mod. Phys. Lett. B 33, 26, 1950310 (2019). DOI: 10.1142/s021798491950310x
  45. 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 (2012)]. DOI: 10.1134/S1027451012010132
  46. Y.F. Zhu, J.S. Lian, Q. Jiang. J. Phys. Chem. C 113, 39, 16896 (2009). DOI: 10.1021/jp902097f
  47. V. Pandey, M. Kumar. Pramana 97, 3, 88 (2023). DOI: 10.1007/s12043-023-02552-x
  48. G. Kellermann, F.L.C. Pereira, A.F. Craievich. J. Non-Cryst. Solids 635, 122995 (2024). DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2024.122995
  49. D. Shekhawat, M. Vauth, J. Pezoldt. Inorganics 10, 4, 56 (2022). DOI: 10.3390/inorganics10040056
  50. S. Schonecker, X. Li, B. Johansson, S.K. Kwon, L. Vitos. Sci. Rep. 5, 1, 14860 (2015). DOI: 10.1038/srep14860
  51. T. Cheng, D. Fang, Y. Yang. App. Surf. Sci. 393, 364 (2017). DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.09.147
  52. D. Scheiber, O. Renk, M. Popov, L. Romaner. Phys. Rev. B 101, 17, 174103 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevB.101.174103
  53. A.O. Tipeev, J.P. Rino, E.D. Zanotto. J. Chem. Phys. 155, 9, 094101 (2021). DOI: 10.1063/5.0059882
  54. A. Forslund, A. Ruban. Phys. Rev. B 105, 4, 045403 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.105.045403
  55. C. Li, S. Lu, S. Divinski, L. Vitos. Acta Mater. 255, 119074 (2023). DOI: 10.1016/j.actamat.2023.119074
  56. В.М. Самсонов, С.А. Васильев, И.В. Талызин, К.К. Небывалова, В.В. Пуйтов. Журн. Физ. Химии 97, 8, 1167 (2023). DOI: 10.31857/S004445372308023X [V.M. Samsonov, S.A. Vasilev, I.V. Talyzin, K.K. Nebyvalova, V.V. Puitov. Russ. J. Phys. Chem. A 97, 8, 1751 (2023). DOI: 10.1134/S003602442308023X]
  57. G. Kellermann, F.L.C. Pereira, A.F. Craievich. J. Appl. Cryst. 53, 2, 455 (2020). DOI: 10.1107/S1600576720002101
  58. L. Keerthana, G. Dharmalingam. J. Phys. Chem. Solids 185, 111800 (2024). DOI: 10.1016/j.jpcs.2023.111800
  59. G. de With. Chem. Rev. 123, 23, 13713 (2023). DOI: 10.1021/acs.chemrev.3c00489
  60. М.Н. Магомедов. ФТТ 65, 5, 734 (2023). DOI: 10.21883/FTT.2023.05.55489.46 [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 65, 5, 708-717 (2023). DOI: 10.21883/PSS.2023.05.56040.46]
  61. М.Н. Магомедов. Физика Металлов и Металловедение 105, 2, 127 (2008). [M.N. Magomedov. Phys. Met. Metallography 105, 2, 116 (2008)]. DOI: 10.1134/S0031918X08020038
  62. М.Н. Магомедов. ФТТ 66, 2, 232 (2024). DOI: 10.61011/FTT.2024.02.57247.241 [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 66, 2, 221 (2024)]. DOI: 10.61011/PSS.2024.02.57919.241]
  63. D. Errandonea. J. Appl. Phys. 108, 3, 033517 (2010). DOI: 10.1063/1.3468149
  64. D.M. Foster, T. Pavloudis, J. Kioseoglou, R.E. Palmer. Nature Commun. 10, 1, 2583 (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-10713-z
  65. J. Chen, X. Fan, J. Liu, C. Gu, Y. Shi, D.J. Singh, W. Zheng. J. Phys. Chem. C 124, 13, 7414 (2020). DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b10769
  66. C. Zeni, K. Rossi, T. Pavloudis, J. Kioseoglou, S. de Gironcoli, R.E. Palmer, F. Baletto. Nature Commun. 12, 1, 6056 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26199-7
  67. B.K. Pandey, R.L. Jaiswal. Physica B: Condensed Matter 651, 414602 (2023). DOI: 10.1016/j.physb.2022.414602
  68. H. Sheng, B. Xiao, X. Jiang. Physica B: Condens. Matter 667, 415193 (2023). DOI: 10.1016/j.physb.2023.415193
  69. G. Poletaev, A. Sannikov, Y. Bebikhov, A. Semenov. Mol. Simul. 50, 10, 1 (2024). DOI: 10.1080/08927022.2024.2342972
  70. E.N. Ahmedov. Physica B: Condens. Matter 571, 252 (2019). DOI: 10.1016/j.physb.2019.07.027
  71. B.S. Murty, M.K. Datta, S.K. Pabi. S\=adhan\=a 28, 1- 2, 23 (2003). DOI: 10.1007/BF02717124
  72. M.S. Omar. Int. J. Thermophys. 37, 1, 11 (2016). DOI: 10.1007/s10765-015-2026-9
  73. Y.H. Zhao, Y.T. Zhu. Rev. Adv. Mater. Sci. 48, 1, 52 (2017). https://www.ipme.ru/e-journals/RAMS/ no_14817/04_14817_zhao.pdf
  74. M.S. Omar. J. Therm. Anal. Calorim. 148, 24, 14023 (2023). DOI: 10.1007/s10973-023-12689-x
  75. M. Mohr, A. Caron, P. Herbeck-Engel, R. Bennewitz, P. Gluche, K. Bruhne, H.-J. Fecht. J. Appl. Phys. 116, 12, 124308 (2014). DOI: 10.1063/1.4896729
  76. W. Li, X. Wang, L. Gao, Y. Lu, W. Wang. Materials 12, 23, 3913 (2019). DOI: 10.3390/ma12233913
  77. J.J. Li, B.B. Lu, H.J. Zhou, C.Y. Tian, Y.H. Xian, G.M. Hu, R. Xia. Phys. Lett. A 383, 16, 1922 (2019). DOI: 10.1016/j.physleta.2018.10.053
  78. X. Ou, Y. Shen, Y. Yang, Z. You, P. Wang, Y. Yang, X. Tian. Materials 16, 13, 4618 (2023). DOI: 10.3390/ma16134618
  79. Y.Q. Hu, J.F. Xu, L. Su, Y.H. Zhang, S.H. Ding, Y.H. Shen, R. Xia. Mater. Chem. Phys. 296, 127270 (2023). DOI: 10.1016/j.matchemphys.2022.127270
  80. M. Popov, V. Churkin, D. Ovsyannikov, A. Khabibrakhmanov, A. Kirichenko, E. Skryleva, Y. Parkhomenko, M. Kuznetsov, S. Nosukhin, P. Sorokin, S. Terentiev, V. Blank. Diam. Relat. Mater. 96, 52 (2019). DOI: 10.1016/j.diamond.2019.04.033
  81. М.Н. Магомедов. Поверхность. Рентген., синхротр., и нейтрон. исслед. 11, 104 (2015). [M.N. Magomedov. J. Surface Investigation. X-ray, Synchrotron Neutron Techn. 9, 6, 1236 (2015)]. DOI: 10.1134/S1027451015060154
  82. V.N. Likhachev, G.A. Vinogradov, M.I. Alymov. Phys. Lett. A 357, 3, 236 (2006). DOI: 10.1016/j.physleta.2006.04.050
  83. I. Avramov, M. Michailov. J. Phys.: Condens. Matter 20, 29, 295224 (2008). DOI: 10.1088/0953-8984/20/29/295224
  84. H. Lei, J. Li, J. Luo. Nanoscale 7, 15, 6762 (2015). DOI: 10.1039/C5NR00056D
  85. R. Carles, P. Benzo, B. Pecassou, C. Bonafos. Sci. Rep. 6, 1, 39164 (2016). DOI: 10.1038/srep39164
  86. T. Vasina, J. Bernard, Magali Benoit, F. Calvo. Phys. Rev. B 105, 24, 245406 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.105.245406
  87. K. Gu, H. Wu, J. Su, P. Sun, P.H. Tan, H. Zhong. Nano Lett. 24, 13, 4038 (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01021
  88. K. Michaelian, I. Santamaria-Holek. Entropy 19, 7, 314 (2017). DOI: 10.3390/e19070314
  89. A.I. Oliva, G.G. Comparan-Rodriguez, V. Sosa, A.I. Oliva-Aviles. J. Mater. Sci. 58, 20, 8563 (2023). DOI: 10.1007/s10853-023-08536-x
  90. P. Villain, P. Beauchamp, K.F. Badawi, P. Goudeau, P.-O. Renault. Scr. Mater. 50, 9, 1247 (2004). DOI: 10.1016/j.scriptamat.2004.01.033
  91. M. Krief, Y. Ashkenazy. Phys. Rev. Res. 6, 2, 023253 (2024). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.6.023253
  92. B. Grabowski, L. Ismer, T. Hickel, J. Neugebauer. Phys. Rev. B 79, 13, 134106 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevB.79.134106
  93. C. Freysoldt, B. Grabowski, T. Hickel, J. Neugebauer, G. Kresse, A. Janotti, C.G. Van de Walle. Rev. Mod. Phys. 86, 1, 253 (2014). DOI: 10.1103/RevModPhys.86.253
  94. D.D. Satikunvar, N.K. Bhatt, B.Y. Thakore. J. App. Phys. 129, 3, 035107 (2021). DOI: 10.1063/5.0022981
  95. M. Borinaga, I. Errea, M. Calandra, F. Mauri, A. Bergara. Phys. Rev. B 93, 17, 174308 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevB.93.174308
  96. I. Loa, F. Landgren. J. Phys.: Condens. Matter 36, 18, 185401 (2024). DOI: 10.1088/1361-648X/ad1e08
  97. М.Н. Магомедов. ЖТФ 80, 9, 141 (2010). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 55, 9, 1373 (2010)]. DOI: 10.1134/S1063784210090227
  98. M. Matsui. J. Phys.: Conf. Ser. --- IOP Publ. 215, 1, 012197 (2010). DOI: 10.1088/1742-6596/215/1/012197
  99. X. Huang, F. Li, Q. Zhou, Y. Meng, K.D. Litasov, X. Wang, B. Liu, T. Cui. Sci. Rep. 6, 19923 (2016). DOI: 10.1038/srep19923
  100. А.М. Молодец, А.А. Голышев, Д.В. Шахрай. ЖЭТФ 151, 3, 550 (2017). DOI: 10.7868/S0044451017030000. [A.M. Molodets, A.A. Golyshev, D.V. Shakhrai. J. Exp. Theor. Phys. 124, 3, 469 (2017). DOI: 10.1134/S1063776117030049]
  101. Д.К. Белащенко. УФН 190, 12, 1233 (2020). DOI: 10.3367/UFNr.2020.01.038761 [D.K. Belashchenko. Physics. Uspekhi 63, 12, 1161 (2020). DOI: 10.3367/UFNe.2020.01.038761].

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

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme