Детальніше про залежність поверхневої енергії заряджених металевих кластерів від розміру. Модель краплі рідини

В. В. Погосов

Національний університет «Запорізька політехніка», вул. Жуковського, 64, 69063 Запоріжжя, Україна

Отримано: 05.11.2023; остаточний варіант - 15.12.2023. Завантажити: PDF

Розглянуто проблему знаку розмірної поправки до питомої поверхневої енергії відокремленого зарядженого металевого нанокластера в крапельному моделі. У моделі стабільного желе, що деталізує краплинний модель, з асимптотичної поведінки електричної місткости, розрахованої методом Кона–Шема, оцінено ефективні радіюси електронної хмари для кластерів Cs, Na, Mg й Al. Невизначеність межі кластера, яка пов’язана з шерсткістю атомарного масштабу та несферичністю поверхні, а також ефективного радіюса електронної хмари кластера можуть приводити до інверсії знаку розмірної поправки поверхневого натягу. Оцінено функцію розподілу кластерів Cs за зарядом і числом атомів у них у густих парах на лінії наситу. Обговорюється той факт, що поверхнева енергія металу залежить від середньозваженої по площі контакту із зовнішнім середовищем діелектричної константи. Як доречний контакт обговорюється металева крапелька на діелектричній підкладинці та крапля в густому власному парі. Розраховано залежність поверхневого натягу від діелектричної константи для Cs, Na, Mg, Pb, Au й Al. Контакт завжди приводить до зменшення поверхневої енергії.

Ключові слова: поверхнева енергія, металевий нанокластер, радіюс електронної хмари, модель стабільного желе.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i04/0289.html

PACS: 36.40.Wa, 41.20.Cv, 61.50.Lt, 68.03.Cd, 71.15.Nc, 82.60.Qr


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. R. C. Tolman, J. Chem. Phys., 17, No. 3: 333 (1949). Crossref
  2. J. G. Kirkwood and P. B. Buff, J. Chem. Phys., 17, No. 3: 338 (1949). Crossref
  3. A. I. Rusanov, Fazovyye Ravnovesiya i Poverkhnostnyye Yavleniya [Phase Equilibria and Surface Phenomena] (Leningrad: Khimiya: 1967) (in Russian).
  4. M. P. A. Fisher and M. Wortis, Phys. Rev. B, 29, No. 11: 6252 (1984). Crossref
  5. V. G. Baidakov and G. Sh. Boltachev, Phys. Rev. E, 59, No. 1: 469 (1999). Crossref
  6. J. W. P. Schmelzer, A. S. Abyzov, and V. G. Baidakov, Entropy, 21: 670 (2019). Crossref
  7. J. S. Rowlinson and B. Widom, Molecular Theory of Capillarity (Mineola, NY: Dover Publications: 2013).
  8. S. Burian, M. Isaiev, K. Termentzidis, V. Sysoev, and L. Bulavin, Phys. Rev. E, 95, No. 6: 062801 (2017). Crossref
  9. S. W. Cui, J.-A. Wei, Q. Li, W.-W. Liu, P. Qian, and X. S. Wang, Chinese Phys. B, 30, No. 1: 016801 (2021). Crossref
  10. W. Vogelsberger, H.-G. Fritsche, and E. Müller, Phys. Status Solidi (b), 148, No. 1: 155 (1988). Crossref
  11. H. Haberland, Clusters of Atoms and Molecules. Theory, Experiment, and Clusters of Atoms (Berlin: Springer: 1994). Crossref
  12. N. T. Gladkikh, L. K. Griogryeva, S. V. Dukarov, V. E. Zilbervarg, V. I. Larin, E. L. Nagaev, and S. P. Chizhik, Fizika Tverdogo Tela, 31, No. 5: 13 (1989) (in Russian).
  13. E. L. Nagaev, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 162, No. 9: 49 (1992) (in Russian). Crossref
  14. L. M. Shcherbakov and V. M. Samsonov, J. Surface Investigation. X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques, No. 3: 95 (1995) (in Russian).
  15. J. L. Martins, R. Car, and J. Buttet, Surf. Sci., 106, Nos. 1–3: 265 (1981). Crossref
  16. I. T. Iakubov, A. G. Khrapak, L. I. Podlubny, and V. V. Pogosov, Solid State Commun., 53, No. 4: 427 (1985). Crossref
  17. J. P. Perdew, Y. Wang, and E. Engel, Phys. Rev. Lett., 66, No. 4: 508 (1991). Crossref
  18. C. Fiolhas and J. P. Perdew, Phys. Rev. B, 45, No. 11: 6207 (1992). Crossref
  19. P. Ziesche, J. P. Perdew, and C. Fiolhais, Phys. Rev. B, 49, No. 12: 7919 (1994). Crossref
  20. V. V. Pogosov, Chem. Phys. Lett., 193, No. 6: 473 (1992). Crossref
  21. V. V. Pogosov, Solid State Commun., 89, No. 12: 1017 (1994). Crossref
  22. C. Hock, C. Bartels, S. Straßburg, M. Schmidt, H. Haberland, B. von Issendorff, and A. Aguado, Phys. Rev. Lett., 102, No. 4: 043401 (2009). Crossref
  23. D. Vollath, F. D. Fischer, and D. Holec, Beilstein J. Nanotechnol., 9: 2265 (2018). Crossref
  24. D. Holec, P. Dumitraschkewitz, D. Vollath, and F. D. Fischer, Nanomaterials, 10, No. 3: 484 (2020). Crossref
  25. P. Z. Pawlow, Z. phys. Chem., 65U, Iss. 1: 1, 545 (1909). Crossref
  26. A. V. Korotun and V. V. Pogosov, Phys. Solid State, 63, No. 1: 122 (2021). Crossref
  27. M. Itoh, V. Kumar, and Y. Kawazoe, Phys. Rev. B, 73, No. 3: 035425 (2006). Crossref
  28. S. Ali, V. S. Myasnichenko, and E. C. Neyts, Phys. Chem. Chem. Phys., 18, Iss. 2: 792 (2016). Crossref
  29. H. Haouas, L. El. Atouani, K. Sbiaai, and A. Hasnaoui, Comput. Mater. Sci., 214: 111695 (2022). Crossref
  30. S. Polsterová, M. Friák, M. Všianská, and M. Šob, Nanomaterials, 10, No. 4: 767 (2020). Crossref
  31. R. W. Hasse and W. D. Myers, Geometrical Relationships of Macroscopic Nuclear Physics (Springer-Verlag: 1988). Crossref
  32. W. A. de Heer, Rev. Mod. Phys., 65, No. 3: 611 (1993). Crossref
  33. M. Brack, Rev. Mod. Phys., 65, No. 3: 677 (1993). Crossref
  34. M. Seidl, J. P. Perdew, M. Brajczewska, and C. Fiolhais. J. Chem. Phys., 108, No. 19: 8182 (1998). Crossref
  35. K. K. Nanda, Phys. Lett. A, 376, No. 19: 1647 (2012). Crossref
  36. V. V. Pogosov and V. I. Reva, J. Chem. Phys., 148, No. 4: 044105 (2018). Crossref
  37. V. V. Pogosov and V. I. Reva, Phys. Solid State, 60, No. 4: 634 (2018). Crossref
  38. T. Gould, B. T. Liberles, and J. P. Perdew, J. Chem. Phys., 152, No. 5: 054105 (2020). Crossref
  39. V. V. Pogosov and A. G. Khrapak, Teplofizika Vysokikh Temperatur, 26, No. 2: 145 (1988) (in Russian).
  40. V. Fortov, I. Iakubov, and A. Khrapak, Physics of Strongly Coupled Plasma (Oxford: Oxford Academic Books: 2006), ch. 4. Crossref
  41. V. V. Pogosov, Phys. Solid State, 64, No. 1: 121 (2022). Crossref
  42. V. V. Pogosov, Phys. Met. Metallogr., 123, No. 1: 16 (2022). Crossref
  43. V. V. Pogosov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 8: 935 (2023). Crossref
  44. A. V. Babich and V. V. Pogosov, Phys. Solid State, 55, No. 1: 196 (2013). Crossref
  45. V. V. Pogosov, A. V. Babich, and P. V. Vakula, Phys. Solid State, 55, No. 10: 2120 (2013). Crossref