Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2024, выпуск 11 » Статья стр. 1993
<<<>>>
Термодинамическая устойчивость и пути формирования core-shell состояний в расслаивающихся системах малого объема
Федосеев В.Б. 1
1Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН, Нижний Новгород, Россия
Email: vbfedoseev@yandex.ru
Поступила в редакцию: 3 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 4 октября 2024 г.
Принята к печати: 5 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 17 декабря 2024 г.
PDF версия
Методами химической термодинамики смоделированы размерные эффекты при фазовых переходах в бинарной расслаивающейся смеси при малом объеме системы. Результаты описывают условия существования стабильных, метастабильных и неустойчивых термодинамически равновесных состояний на примере твердого раствора Bi-Sb. Построена энергетическая поверхность, отображающая все состояния расслаивающегося раствора в системе со структурой ядро-оболочка (core-shell). Показаны энергетические профили для оптимальных путей перехода между гомогенным и гетерогенными равновесными состояниями. Выделены состояния критического зародыша. Гомогенное состояние с уменьшением объема расслаивающегося раствора становится метастабильным и его устойчивость растет. Одновременно гетерогенные состояния теряют устойчивость, становятся метастабильными и пропадают. Состав смеси также влияет на энергии образования и устойчивость гетерогенных состояний. Ключевые слова: фазовые превращения; размерный эффект; расслаивающиеся растворы; метастабильные состояния, критический зародыш.
  1. K.R. Wilson, A.M. Prophet. Annu. Rev. Phys. Chem. 75, 1, 1 (2024)
  2. Z. Wei, Y. Li, R.G. Cooks, X. Yan. Annu. Rev. Phys. Chem. 71, 31 (2020)
  3. J. Bauermann, S. Laha, P.M. McCall, F. JUlicher, C.A. Weber. J. Am. Chem. Soc. 144, 42, 19294 (2022)
  4. В.Б. Федосеев, Е.Н. Федосеева. Кинетика и катализ 65, 2, 120 (2024). [V.B. Fedoseev, E.N. Fedoseeva. Kinet. Catal. 65, 2, 85 (2024).]
  5. В.Б. Федосеев, Т.А. Ковылина, Е.Н. Федосеева. Высокомол. соед. Сер. Б 66, 1, 59 (2024). [V.B. Fedoseev, T.A. Kovylina, E.N. Fedoseeva. Polym. Sci. Ser. B 66, 138 (2024)]
  6. В.Б. Федосеев. Письма в ЖТФ 49, 8, 32 (2023). [V.B. Fedoseev. Tech. Phys. Lett. 49, 4, 71 (2023)]
  7. R. Mendoza-Perez, G. Guisbiers. Nanotechnology. 30, 30, 305702 (2019)
  8. F.H. Kaatz, A. Bultheel. Nanotechnology 29, 34, 345701 (2018)
  9. K.K. Bajpai, S.K. Shukla, S. Bhanu, S. Kankane. Prog. Polym. Sci. 33, 11, 1088 (2008)
  10. V. Marturano, P. Cerruti, M. Giamberini, B. Tylkowski, V. Ambrogi. Polymers. 9, 12, 8 (2016)
  11. H. Liu, X. Wang, D. Wu. Sustain. Energ. Fuels 3, 5, 1091 (2019)
  12. X. Wei, F. Xue, X.D. Qi, J.H. Yang, Z.W. Zhou, Y.P. Yuan, Y. Wang. Appl. Energy. 236, 3, 70 (2019)
  13. F. Wang, W. Lin, Z. Ling, X. Fang. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 191, 2, 218 (2019)
  14. M.B. Gawande, A. Goswami, T. Asefa, H. Guo, A.V. Biradar, D.-L. Peng, R. Zboril, R.S. Varma. Chem. Soc. Rev. 44, 21, 7540 (2015)
  15. T. Philippe. Phys. Rev. E. 96, 3, 1 (2017)
  16. В.Б. Федосеев, Е.Н. Федосеева. ЖФХ 88, 3, 446 (2014). [V.B. Fedoseev, E.N. Fedoseeva. Russ. J. Phys. Chem. A. 88, 3, 436 (2014).]
  17. В.Б. Федосеев, А.В. Шишулин. ФТТ. 60, 7, 1382 (2018). [V.B. Fedoseev, A. V. Shishulin. Phys. Solid State 60, 7, 1398 (2018).]
  18. V.M. Samsonov, I.V. Talyzin, A.Y. Kartoshkin, S.A. Vasilyev, M.I. Alymov. Comput. Mater. Sci. 199, 7, 110710 (2021)
  19. M. Ghasemi, Z. Zanolli, M. Stankovski, J. Johansson. Nanoscale 7, 41, 17387 (2015)
  20. V.M. Samsonov, A.Y. Kartoshkin, I.V. Talyzin, S.A. Vasilyev, I.A. Kaplunov. J. Phys. Conf. Ser. 1658, 1, 1 (2020)
  21. S. Bajaj, M.G. Haverty, R. Arroyave, W.A. Goddard Iii Frsc, S. Shankar, W.A. Goddard, S. Shankar. Nanoscale. 7, 21, 9868 (2015)
  22. G. Kaptay. J. Mater. Sci. 47, 24, 8320 (2012)
  23. D. Gross. Microcanonical thermodynamics: phase transitions in "small" systems. World Scientific. 66, (2001)
  24. E. Ma. Prog. Mater. Sci. 50, 4, 413 (2005)
  25. Z. Swiatkowska-Warkocka. Appl. Sci. 11, 5, 1978 (2021)
  26. S. Bogdanov, V. Samsonov, N. Sdobnyakov, V. Myasnichenko, I. Talyzin, K. Savina, V. Romanovski, A. Kolosov. J. Mater. Sci. 57, 28, 13467 (2022)
  27. В.М. Самсонов, Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, С.С. Богданов, И.В. Талызин, С.А. Васильев, Г.К. Савина, В.В. Пуйтов, А.Н. Базулев. Колл. Ж. 86, 1, 118 (2024). [V.M. Samsonov, N.Y. Sdobnyakov, A.Y. Kolosov, S.S. Bogdanov, I.V. Talyzin, S.A. Vasilyev, K.G. Savina, V.V. Puytov, A.N. Bazulev. Colloid J. 86, 1, 109 (2024).]
  28. И.К. Разумов. ФТТ 66, 9, 1468 (2024)
  29. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский, et al. Физические величины: Справочник. Энергоатомиздат, Москва (1991)
  30. М.А. Быков, Г.Ф. Воронин, Н.М. Мухамеджанова. Прямые и обратные задачи химической термодинамики. Наука, Новосибирск. (1987). С. 30
  31. D. Hourlier, P. Perrot. Mater. Sci. Forum 653, 77 (2010)
  32. B. von Szyszkowski. Zeitschrift Fur Phys. Chemie. 64U, 1, 385 (1908).
  33. Х.С. Умархаджиев, Р.Х. Дадашев, С.М. Умархаджиев, Д.З. Элимханов. ЖФХ 96, 3, 442 (2022). [H.S. Umarkhadzhiev, R.Kh. Dadashev, S.M. Umarkhadzhiev, D.Z. Elimkhanov. Russ. J. Phys. Chem. 96, 648 (2022).]
  34. А.А. Афашагов, М.А. Шебзухова, А.А. Шебзухов. ФТТ 64, 10, 1585 (2022). [A.A. Afashagov, M.A. Shebzukhova. A.A. Shebzukhov. Phys. Solid State 64, 293 (2022).]
  35. В.Б. Федосеев, А.В. Шишулин, Е.К. Титаева, Е.Н. Федосеева. ФТТ 58, 10, 2020 (2016). [V.B. Fedoseev, A.V. Shishulin, E.K. Titaeva, E.N. Fedoseeva. Phys. Solid State. 58, 10, 2095 (2016).]
  36. В.Б. Федосеев. ФТТ. 57, 3, 585 (2015). [V.B. Fedoseev. Phys. Solid State. 57, 3, 599 (2015).]
  37. А.В. Шишулин, В.Б. Федосеев, А.В. Шишулина. ЖТФ 89, 4, 556 (2019). [A.V. Shishulin, V.B. Fedoseev, A.V. Shishulina. Tech. Phys. 64, 4, 512 (2019).]
  38. В.П. Скрипов, А.В. Скрипов. УФН. 128, 2, 193 (1979). [V.P. Skripov, A.V. Skripov. Sov. Phys. Usp. 22, 389 (1979).]
  39. C.N. Nanev. Theory of Nucleation. In Handbook of Crystal Growth. Elsevier. 1, 315 (2015)
  40. М.П. Анисимов. Успехи химии. 72, 7, 664 (2003). [M.P. Anisimov. Russ. Chem. Rev., 72, 591 (2003).]
  41. N. Ziethen, J. Kirschbaum, D. Zwicker. Phys. Rev. Lett. 130, 248201 (2023).

Учредители

Издатель

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