Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2024, выпуск 11 » Статья стр. 1964
<<<>>>
Критерий плавления для классических и квантовых кристаллов
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: 19 июля 2024 г.
В окончательной редакции: 2 октября 2024 г.
Принята к печати: 3 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 17 декабря 2024 г.
PDF версия
Показано, что из делокализационного критерия плавления можно рассчитать отношение Линдеманна (L) для классических кристаллов, т. е. у которых температура плавления (Tm) больше температуры Дебая (Theta): Tm/Theta>1.5. При этом, для классических однокомпонентных кристаллов величина L определяется только структурой кристалла. Расчеты для различных структур классических кристаллов показали хорошее согласие с оценками других авторов. Получено обобщение отношения Линдеманна на случай квантовых однокомпонентных кристаллов, т. е. для которых Tm/Theta<0.4. Показано, что для квантовых кристаллов отношение Линдеманна определяется не только структурой кристалла, но и функцией Theta/Tm. Поэтому при переходе из классической в квантовую область функция Tm(Theta) изменяет свою функциональную зависимость, а величина L становится зависимой от давления и от размера в случае нанокристалла. Показано, что для квантовых кристаллов величина L уменьшается с ростом давления вдоль линии плавления. Для квантовых нанокристаллов величина L возрастает при изобарном уменьшении размера нанокристалла. При этом размерное увеличение отношения Линдеманна тем больше, чем заметнее форма квантового нанокристалла отклонена от энергетически оптимальной формы. Получено обобщение делокализационного критерия плавления на случай квантовых однокомпонентных кристаллов. Ключевые слова: плавление, делокализация, температура Дебая, квантовый кристалл, нанокристал, водород, гелий.
  1. J.H. Bilgram. Phys. Rep. 153, 1, 1--89 (1987). DOI: 10.1016/0370-1573(87)90047-0
  2. Q.S. Mei, K. Lu. Prog. Mater Sci. 52, 8, 1175--1262 (2007). DOI: 10.1016/j.pmatsci.2007.01.001
  3. G. de With. Chem. Rev. 123, 23, 13713--13795 (2023). DOI: 10.1021/acs.chemrev.3c00489
  4. F.A. Lindemann. Phys. Z. 11, 14, 609--612 (1910)
  5. J.J. Gilvarry. Phys. Rev. 102, 2, 308--316 (1956). DOI: 10.1103/PhysRev.102.308
  6. J.J. Gilvarry. Phys. Rev. 103, 6, 1700--1704 (1956). DOI: 10.1103/PhysRev.103.1700
  7. J.N. Shapiro. Phys. Rev. B 1, 10, 3982--3989 (1970). DOI: 10.1103/PhysRevB.1.3982
  8. S.A. Cho. J. Phys. F. Met. Phys. 12, 6, 1069--1083 (1982). DOI: 10.1088/0305-4608/12/6/008
  9. T. Matsuura, H. Suzuki, K.I. Takano, F. Honda. J. Phys. Soc. Jpn. 79, 5, 053601 (2010). DOI: 10.1143/JPSJ.79.053601
  10. M.M. Vopson, N. Rogers, I. Hepburn. Solid State Commun. 318, 113977 (2020). DOI: 10.1016/j.ssc.2020.113977
  11. V.V. Goldman. J. Phys. Chem. Solids 30, 4, 1019--1021 (1969). DOI: 10.1016/0022-3697(69)90301-1
  12. N.P. Gupta. Solid State Commun. 13, 1, 69--71 (1973). DOI: 10.1016/0038-1098(73)90069-0
  13. R.K. Crawford. Melting, vaporization and sublimation. In "Rare Gas Solids", Eds. M.L. Klein, J.A. Venables. Academic Press, New York (1977) Vol. 2, P. 663--728
  14. R.K. Singh, D.K. Neb. Phys. Status Solidi B 126, 1, K15--K18 (1984). DOI: 10.1002/pssb.2221260153
  15. P. Mohazzabi, F. Behroozi. J. Mater. Sci. Lett. 6, 404--406 (1987). DOI: 10.1007/BF01756777
  16. С.С. Бацанов. Журнал Физической Химии 83, 11, 2024--2029 (2009). [S.S. Batsanov, Russ. J. Phys. Chem. A 83, 11, 1836--1841 (2009).] DOI: 10.1134/S0036024409110053
  17. C. Domb. II Nuovo Cimento (1955--1965) 9, (Suppl 1), 9--26 (1958). DOI: 10.1007/BF02824224
  18. R. Guardiola, J. Navarro. J. Phys. Chem. A 115, 25, 6843--6850 (2011). DOI: 10.1021/jp1111313
  19. S.T. Chui. Phys. Rev. B 41, 1, 796--798 (1990). DOI: 10.1103/PhysRevB.41.796
  20. I. Loa, F. Landgren. J. Phys.: Condens. Matter 36, 18, 185401 (2024). DOI: 10.1088/1361-648X/ad1e08
  21. М.Н. Магомедов. ПЖТФ 33, 19, 65--71 (2007). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. Lett. 33, 10, 837--840 (2007).] DOI: 10.1134/S1063785007100094
  22. М.Н. Магомедов. Физика Металлов и Металловедение 105, 2, 127--136 (2008). [M.N. Magomedov. Phys. Met. Metallogr. 105, 2, 116--125 (2008).] DOI: 10.1134/S0031918X08020038
  23. Д.С. Сандитов. ЖЭТФ 142, 1 (7), 123--137 (2012). [D.S. Sanditov. J. Exp. Theor. Phys. 115, 1, 112--124 (2012).] DOI: 10.1134/S1063776112060143
  24. Д.С. Сандитов, Б.С. Сыдыков. ЖТФ 84, 5, 52--54 (2014). [D.S. Sanditov, B.S. Sydykov. Tech. Phys. 59, 5, 682--685 (2014).] DOI: 10.1134/S1063784214050272
  25. М.Н. Магомедов. Физика Металлов и Металловедение 10, 13--16 (1992). [M.N. Magomedov. Phys. Met. Metallogr. 74, 4, 319--321 (1992).]
  26. А.Г. Чирков, А.Г. Пономарев, В.Г. Чудинов. ЖТФ 74, 2, 62--65 (2004). [A.G. Chirkov, A.G. Ponomarev, V.G. Chudinov. Tech. Phys. 49, 2, 203--206 (2004).] DOI: 10.1134/1.1648956
  27. Г.М. Полетаев, М.Д. Старостенков. ФТТ 51, 4, 686--691 (2009). [G.M. Poletaev, M.D. Starostenkov. Phys. Solid State 51, 4, 727--732 (2009).] DOI: 10.1134/S106378340904012X
  28. М.Н. Магомедов. Кристаллография 62, 3, 487--504 (2017). [M.N. Magomedov. Crystallogr. Rep. 62, 3, 480--496 (2017).] DOI: 10.1134/S1063774517030142
  29. М.Н. Магомедов. ФТТ 66, 2, 232--244 (2024). DOI: 10.61011/FTT.2024.02.57247.241 [M.N. Magomedov. Phys. Solid State 66, 2, 221--233 (2024). DOI: 10.61011/PSS.2024.02.57919.241]
  30. М.Н. Магомедов. ЖТФ 80, 9, 141--145 (2010). [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 55, 9, 1373--1377 (2010).] DOI: 10.1134/S1063784210090227
  31. М.Н. Магомедов. Уравнение состояния и поверхностные свойства аморфного железа. ЖТФ 90, 10, 1731--1738 (2020). DOI: 10.21883/JTF.2020.10.49806.62-20 [M.N. Magomedov. Tech. Phys. 65, 10, 1659--1665 (2020). DOI: 10.1134/S1063784220100138]
  32. T. Soma, H. Matsuo. J. Phys. C: Solid State Phys. 15, 9, 1873--1882 (1982). DOI: 10.1088/0022-3719/15/9/010
  33. N.T.T. Hang. Commun. in Phys. 24, 3, 207--215 (2014). DOI: 10.15625/0868-3166/24/3/4070
  34. L.V. Sang, V.V. Hoang, D.T.N. Tranh. Eur. Phys. J. D 69, 208 (2015). DOI: 10.1140/epjd/e2015-60153-1
  35. H. Li, R. Xu, Z. Bi, X. Shen, K. Han. J. Electron. Mater. 46, 7, 3826--3830 (2017). DOI: 10.1007/s11664-016-5070-8
  36. G.L. Pollack. Rev. Mod. Phys. 36, 3, 748--791 (1964). DOI: 10.1103/RevModPhys.36.748
  37. Криокристаллы, Под ред. Б.И. Веркина, А.Ф. Приходько. Наукова Думка, Киев (1983). 526 с. [Cryocrystals, Eds. B.I. Verkin, A.F. Prikhod'ko. Naukova Dumka, Kiev (1983). 526 p.] (in Russian)
  38. M. Nielsen. Phys. Rev. B 7, 4, 1626--1635 (1973). DOI: 10.1103/PhysRevB.7.1626
  39. D.A. Young, M. Ross. J. Chem. Phys. 74, 12, 6950--6955 (1981). DOI: 10.1063/1.441058
  40. V. Diatschenko, C.W. Chu, D.H. Liebenberg, D.A. Young, M. Ross, R.L. Mills.  Phys. Rev. B 32, 1, 381--389 (1985).  DOI: 10.1103/PhysRevB.32.381
  41. M. Dusseault, M. Boninsegni. Phys. Rev. B 95, 10, 104518 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.95.104518
  42. T.R. Prisk, R.T. Azuah, D.L. Abernathy, G.E. Granroth, T.E. Sherline, P.E. Sokol, J. Hu, M. Boninsegni. Phys. Rev. B 107, 9, 094511 (2023). DOI: 10.1103/PhysRevB.107.094511
  43. H.H. Sample, C.A. Swenson. Phys. Rev. 158, 1, 188--199 (1967). DOI: 10.1103/PhysRev.158.188
  44. E.C. Heltemes, C.A. Swenson. Phys. Rev. 128, 4, 1512--1519 (1962). DOI: 10.1103/PhysRev.128.1512
  45. P.A. Whitlock, D.M. Ceperley, G.V. Chester, M.H. Kalos. Phys. Rev. B 19, 11, 5598--5633 (1979). DOI: 10.1103/PhysRevB.19.5598
  46. H.R. Glyde. "Helium, Solid". P. 1--11. [Online]. http://www.physics.udel.edu/ glyde/Solid_H13.pdf
  47. C.A. Burns, E.D. Isaacs. Phys. Rev. B 55, 9, 5767--5771 (1997). DOI: 10.1103/PhysRevB.55.5767
  48. I.J. Zucker. Proc. Phys. Soc. 77, 4, 889--900 (1961). DOI: 10.1088/0370-1328/77/4/311
  49. J. De Boer. Physica 14, 2-3, 139--148 (1948).  DOI: 10.1016/0031-8914(48)90032-9
  50. B. Grabowski, L. Ismer, T. Hickel, J. Neugebauer. Phys. Rev. B 79, 13, 134106 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevB.79.134106
  51. C. Freysoldt, B. Grabowski, T. Hickel, J. Neugebauer, G. Kresse, A. Janotti, C.G. Van de Walle. Rev. Mod. Phys. 86, 1, 253--305 (2014). DOI: 10.1103/RevModPhys.86.253
  52. D.D. Satikunvar, N.K. Bhatt, B.Y. Thakore. J. Appl. Phys. 129, 3, 035107 (2021). DOI: 10.1063/5.0022981
  53. M. Borinaga, I. Errea, M. Calandra, F. Mauri, A. Bergara. Phys. Rev. B 93, 17, 174308 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevB.93.174308

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