В рамках кластерной модели с использованием парного степенного потенциала взаимодействия Ми с эффективной глубиной потенциальной ямы, глубина которой определяется числом частиц в кластере, получено соотношение для расчета теплоты плавления кластерной системы. Полученное математическое соотношение не содержит эмпирических постоянных и показывает, что отношение теплоты плавления кластера к теплоте плавления макроскопического образца является универсальной функцией числа частиц в кластере и математически описывается квадратом гиперболического тангенса. DOI: 10.21883/FTT.2018.05.45800.304
ВведениеФизико-химические свойства кластерных систем и наночастиц, в том числе температура и теплота плав-ления, подвержены влиянию размерных эффектов. Та-кие эффекты в малых кластерных системах (РЭМКС) проявляются особенно ярко [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10]. Для температуры плавления предложено более десятка формул, отобража-ющих зависимость этой величины от размеров (обычно радиуса или диаметра наночастицы), в конечном счете они являются модификациями формулы Томсона [4,5]. В настоящее время фазовые переходы в кластерных системах исследуются теоретически и эксперименталь-но довольно интенсивно. Следует отметить подробное изучение процессов плавления атомных и молекулярных кластеров в работах Смирнова [1-4], Берри (Berry) с со-трудниками [5-10], металлических кластеров в работах Ределя, Гафнера, Гафнера и др. [11][12][13], металлических и молекулярных кластеров Егорова, Урюпина, Иванова и др. [14,15]. В обзорной статье Макарова приводится обширный список публикаций по проблемам описания процессов плавления в кластерных системах и нано-частицах [16]. Описание различных направлений в ис-следовании размерных эффектов в кластерных системах можно найти в цитируемой литературе работ [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15]. В данной статье предложен метод расчета температуры и теплоты плавления малых кластеров на основе сте-пенного потенциала взаимодействия между частицами с эффективной глубиной потенциальной ямы, зависящей от числа частиц в кластерной системе, применение ко-торого позволило установить зависимость температуры и теплоты плавления кластера от числа частиц в его структуре.
Потенциал взаимодействия Ми с эффективной глубиной потенциальной ямыИсследование кластерных систем одноатомных и ор-ганических веществ показало, что взаимодействие меж-ду частицами кластерной системы можно успешно опи-сать парным степенным потенциалом Ми, однако недо-статочно правильно выбрать значения параметров m, n, ε 0 и σ 0 в этом потенциале взаимодействия. Необходимо предположить, что глубина потенциальной ямы в потен-циале зависит от числа частиц в кластерной системе и параметров состояния среды. В таком случае глубина потенциальной ямы является эффективной глубиной ε eff и является функцией числа частиц в системе, плотности и температуры. К аналогичному выводу пришли авторы работ [17,18].Степенной потенциал взаимодействия Густава Ми записывается в виде [19] где ε 0 -глубина потенциальной ямы, σ 0 -эффектив-ный диаметр взаимодействующ...