НАНОСТРУКТУРЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Ключевые слова:
поверхностный слой, поверхностная энергия, размерный эффект, наноструктура, соединения металла
Аннотация
Предложен метод определения поверхностного натяжения твердых тел по размерной зависимости некоторого физического свойства. Слой толщиной h=d назван слоем d(I), а слой при h≈10 d – слоем d(II) атомарно-гладкого кристалла. При h≈10 d начинает проявляться размерная зависимость физических свойств материала и такая структура называется наноструктурой. При h=d в поверхностном слое происходит фазовый переход. Он сопровождается резкими изменениями физических свойств, например, прямой эффект Холла-Петча меняется на обратный. Поверхностный слой d(II) ≈ 10d мы относим к размерным эффектам I рода. Фазовые размерные эффекты (размерные эффекты II рода) наблюдаются в области d(I). Эта область резко отличается от d(II). Фазовый переход при h=d может быть описан в рамках теории среднего поля Ландау с использованием параметра порядка.
Аналогичная ситуация возникает у магнитных наноструктур, галогенидов тугоплавких металлов, силицидов, сегнетоэлектриков и многих других металлических сплавов и неметаллов.
Литература
1. Юров В.М., Гученко С.А., Лауринас В.Ч. Толщина поверхностного слоя, поверхностная энергия и атомный объем элемента // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2018, Вып. 10. – С. 691-699. 2. Юров В.М., Лауринас В.Ч., Гученко С.А. Некоторые вопросы физики прочности металлических наноструктур // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2013. Вып. 5. - С. 408-412.
3. Guo J. X-Rays in Nanoscience: Spectroscopy, Spectromicroscopy, and Scattering Techniques. - Wiley-Vch. Verlag. 2010. - 263 p.
4. Рехвиашвили С.Ш., Киштикова Е.В., Кармокова Р.Ю., Кармоков А.М К расчету постоянной Толмена // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33. вып. 2. – С. 1-7.
5.Кострова Е.Л. Синтез, строение и свойства уранатов щелочных и щелочноземельных элементов. – Дисс. канд. хим. наук. - Нижний Новгород. – 2017 . -141 с.
6.Юров В.М. Поверхностные свойства уранатов лития // Globus, выпуск 8 (41). 2019. С. 2630.
7.Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение. СПб.: Химиздат, 2007. – 783 с.
8. Вонсовский С.В. Магнетизм. – М.: Наука, 1971. – 1032 с.
9. Ali Sh.M., Galal A., Atta N.F., Shammakh Y. Toxic Heavy Metal Ions Removal from Wastewater by Nano-Magnetite: Case Study Nile River Water // Egypt, J. Chem., 2017, Vol. 60, No.4. - P. 601- 612.
10. Salviano L.B., Th.M.S. Cardoso, G.C. Silva et al. Microstructural Assessment of Magnetite Nanoparticles (Fe3O4) Obtained by Chemical Precipitation Under DiŸerent Synthesis Conditions // Materials Research. 2018, Vol. 21(2). – 7 p.
11. Santos-Durndell V.C., Peruzzolo T.M., Ucoski G.M., L.P. Ramos, Nakagak S.. Magnetically recyclable nanocatalysts based on magnetite: an environmentally friendly and recyclable catalyst for esterification reactions // Biofuel Research J., 2018, Vol. 18. – P. 806-812.
12. Enders A., Skomski R. and Honolka J. Magnetic surface nanostructures // J. Phys. Condens. Matter, 2010, Vol. 22. – 32 p.
13. Bennemann K. Magnetic Nanostructures. - Institute of Theoretical Physics FU-Berlin, 2010. – 67 p.
14. Levy J.-C. Magnetic Structures of 2D and 3D Nanoparticles: Properties and Applications. - Pan Stanford Publishing Pte. Ltd., 2016. – 19 p.
15. Korostil A., Krupa M. Spin Transport and Dynamics in Multilayer Magnetic Nanostructures // American Journal of Nano Research and Applications, 2018; Vol. 6(1). – P. 21-33. 16. Юров В.М., Лауринас В.Ч., Гученко С.А. Толщина поверхностного слоя атомарно-гладких магнитных наноструктур // Нано- и
микросистемная техника, 2019, №6. – С. 347-
352.
17. Yang H., Hasegawa D., Takahashi M., Ogawa T. Facile Synthesis Phase Transfer, and Magnetic Properties of Monodisperse Magnetite Nanocubes // IEEE Trans. Magn. 2008. V. 44. - P. 3895 – 3898.
18. Горелова Л.А. Кристаллохимия ряда природных и синтетических боросиликатов и силикатов бария и кальция. –Диссер. кандидата геолого-минералогических наук. - Санкт-
Петербург. 2017. – 176 с.
19. Юров В.М. Поверхностные свойства природных боросиликатов // Национальная ассоциация ученых, 2019. №45 Часть 2. – С. 32-35.
20. Yurov V.M., Guchenko S.A., Laurinas V.Ch., Zavatskaya O.N. Structural phase transition in a surface layer of metals // Вестник КарГУ. Физика. 2019. №1. – P. 50-60.
21. Васильева Д.С. Сегнетоэлектрические и пьезоэлектрические свойства и фазовые превращения в кристаллах глицина. – Дис… канд. хим. наук. Екатеринбург: Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2018. – 117 с.
22. Юров В.М., Гученко С.А. Поверхностное натяжение и толщина поверхностного слоя глицина // Тенденции развития науки и образования, 2019, №52. Часть 4. – С. 27-31.
23. Gleiter H. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure // Acta mater. 2000. V.48. - P. 1-29.
24. Шпилевский Э. Фуллерены – новые молекулы для новых материалов // Наука и инновации, 2006, №5(39). – С. 32-38.
25. Юров В.М., Маханов К.М. Толщина поверхностного слоя фуллеренов // Научные горизонты, 2020, №1(29). – С. 139-147.
26. Магомедов М.Н. О межфуллеренном взаимодействии и свойствах фуллеритов // Теплофизика высоких температур, 2005, Т. 43, №3. – С. 385-395. 27. Юров В.М., Гученко С.А., Лауринас В.Ч. Поверхностные свойства галогенидов тугоплавких металлов // Научный альманах. 2019. - №5-2(55). – С. 122-127. 28. Юров В.М., Гученко С.А., Лауринас В.Ч. Поверхностные свойства силицидов тугоплавких металлов // Национальная Ассоциация Ученых, 2019, №43, Часть 1. - С. 51-54.
29. Уваров Н.Ф., Болдырев В.В. Размерные эффекты в химии гетерогенных систем // Успехи химии. 2001. Т. 70 (4). – С. 307-329.
30. Щербаков Л.М. О статистической оценке избыточной свободной энергии малых объектов в термодинамике микрогетерогенных систем // Доклады АН СССР. 1966. Т. 168. № 2. – С. 388-391
31. Борисова П.А. Фазовые переходы в аморфных фуллеренах и их взаимодействие с металлами. Дисс. канд. физ.-мат. наук, Москва, 2016. – 113 с.
3. Guo J. X-Rays in Nanoscience: Spectroscopy, Spectromicroscopy, and Scattering Techniques. - Wiley-Vch. Verlag. 2010. - 263 p.
4. Рехвиашвили С.Ш., Киштикова Е.В., Кармокова Р.Ю., Кармоков А.М К расчету постоянной Толмена // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33. вып. 2. – С. 1-7.
5.Кострова Е.Л. Синтез, строение и свойства уранатов щелочных и щелочноземельных элементов. – Дисс. канд. хим. наук. - Нижний Новгород. – 2017 . -141 с.
6.Юров В.М. Поверхностные свойства уранатов лития // Globus, выпуск 8 (41). 2019. С. 2630.
7.Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение. СПб.: Химиздат, 2007. – 783 с.
8. Вонсовский С.В. Магнетизм. – М.: Наука, 1971. – 1032 с.
9. Ali Sh.M., Galal A., Atta N.F., Shammakh Y. Toxic Heavy Metal Ions Removal from Wastewater by Nano-Magnetite: Case Study Nile River Water // Egypt, J. Chem., 2017, Vol. 60, No.4. - P. 601- 612.
10. Salviano L.B., Th.M.S. Cardoso, G.C. Silva et al. Microstructural Assessment of Magnetite Nanoparticles (Fe3O4) Obtained by Chemical Precipitation Under DiŸerent Synthesis Conditions // Materials Research. 2018, Vol. 21(2). – 7 p.
11. Santos-Durndell V.C., Peruzzolo T.M., Ucoski G.M., L.P. Ramos, Nakagak S.. Magnetically recyclable nanocatalysts based on magnetite: an environmentally friendly and recyclable catalyst for esterification reactions // Biofuel Research J., 2018, Vol. 18. – P. 806-812.
12. Enders A., Skomski R. and Honolka J. Magnetic surface nanostructures // J. Phys. Condens. Matter, 2010, Vol. 22. – 32 p.
13. Bennemann K. Magnetic Nanostructures. - Institute of Theoretical Physics FU-Berlin, 2010. – 67 p.
14. Levy J.-C. Magnetic Structures of 2D and 3D Nanoparticles: Properties and Applications. - Pan Stanford Publishing Pte. Ltd., 2016. – 19 p.
15. Korostil A., Krupa M. Spin Transport and Dynamics in Multilayer Magnetic Nanostructures // American Journal of Nano Research and Applications, 2018; Vol. 6(1). – P. 21-33. 16. Юров В.М., Лауринас В.Ч., Гученко С.А. Толщина поверхностного слоя атомарно-гладких магнитных наноструктур // Нано- и
микросистемная техника, 2019, №6. – С. 347-
352.
17. Yang H., Hasegawa D., Takahashi M., Ogawa T. Facile Synthesis Phase Transfer, and Magnetic Properties of Monodisperse Magnetite Nanocubes // IEEE Trans. Magn. 2008. V. 44. - P. 3895 – 3898.
18. Горелова Л.А. Кристаллохимия ряда природных и синтетических боросиликатов и силикатов бария и кальция. –Диссер. кандидата геолого-минералогических наук. - Санкт-
Петербург. 2017. – 176 с.
19. Юров В.М. Поверхностные свойства природных боросиликатов // Национальная ассоциация ученых, 2019. №45 Часть 2. – С. 32-35.
20. Yurov V.M., Guchenko S.A., Laurinas V.Ch., Zavatskaya O.N. Structural phase transition in a surface layer of metals // Вестник КарГУ. Физика. 2019. №1. – P. 50-60.
21. Васильева Д.С. Сегнетоэлектрические и пьезоэлектрические свойства и фазовые превращения в кристаллах глицина. – Дис… канд. хим. наук. Екатеринбург: Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2018. – 117 с.
22. Юров В.М., Гученко С.А. Поверхностное натяжение и толщина поверхностного слоя глицина // Тенденции развития науки и образования, 2019, №52. Часть 4. – С. 27-31.
23. Gleiter H. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure // Acta mater. 2000. V.48. - P. 1-29.
24. Шпилевский Э. Фуллерены – новые молекулы для новых материалов // Наука и инновации, 2006, №5(39). – С. 32-38.
25. Юров В.М., Маханов К.М. Толщина поверхностного слоя фуллеренов // Научные горизонты, 2020, №1(29). – С. 139-147.
26. Магомедов М.Н. О межфуллеренном взаимодействии и свойствах фуллеритов // Теплофизика высоких температур, 2005, Т. 43, №3. – С. 385-395. 27. Юров В.М., Гученко С.А., Лауринас В.Ч. Поверхностные свойства галогенидов тугоплавких металлов // Научный альманах. 2019. - №5-2(55). – С. 122-127. 28. Юров В.М., Гученко С.А., Лауринас В.Ч. Поверхностные свойства силицидов тугоплавких металлов // Национальная Ассоциация Ученых, 2019, №43, Часть 1. - С. 51-54.
29. Уваров Н.Ф., Болдырев В.В. Размерные эффекты в химии гетерогенных систем // Успехи химии. 2001. Т. 70 (4). – С. 307-329.
30. Щербаков Л.М. О статистической оценке избыточной свободной энергии малых объектов в термодинамике микрогетерогенных систем // Доклады АН СССР. 1966. Т. 168. № 2. – С. 388-391
31. Борисова П.А. Фазовые переходы в аморфных фуллеренах и их взаимодействие с металлами. Дисс. канд. физ.-мат. наук, Москва, 2016. – 113 с.
Опубликован
2021-01-18
Как цитировать
Юров , В., С. Гученко, А. Салькеева, и А. Кусенова. 2021. «НАНОСТРУКТУРЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ». EurasianUnionScientists 6 (12(81), 55-63. https://doi.org/10.31618/ESU.2413-9335.2020.6.81.1177.
Раздел
Статьи
CC BY-ND
Эта лицензия позволяет свободно распространять произведение, как на коммерческой, так некоммерческой основе, при этом работа должна оставаться неизменной и обязательно должно указываться авторство.
