Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Влияние размера и давления на температурные зависимости термодинамических свойств платины

С.П. Крамынин

Институт физики им. Х.И. Амирханова – обособленного подразделения ФГБУН «Дагестанского федерального исследовательского центра Российской академии наук»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.465

Оригинальная статья

Аннотация: Основываясь на параметрах парного потенциала межатомного взаимодействия Ми–Леннард-Джонса для Pt , и используя RP-модель нанокристалла, изучены температурные, барические и размерные зависимости следующих свойств: модуля упругости, коэффициента теплового расширения, изобарной теплоемкости и поверхностной энергии. Расчет уравнения состояния Pt показал хорошее согласие с экспериментом. Уравнение состояния было рассчитано вдоль пяти изотерм: T=300, 1300, 1500, 1700, 1900 К. Впервые с единых позиций выполнены расчеты температурных зависимостей указанных свойств Pt в диапазоне от 0 K до 1500 K вдоль изобар 0 и 50 ГПа. Расчеты указанных зависимостей проведены как для макро-, так и для нанокристалла кубической формы из 306 атомов. Показано, что при изобарно-изотермическом уменьшении размера нанокристалла Pt происходит уменьшение значений модуля упругости и поверхностной энергии, а значения коэффициента теплового расширения и изобарной теплоемкости увеличиваются на исследуемом интервале температур.

Ключевые слова: платина, нанокристалл, размерные зависимости, уравнение состояния, поверхностная энергия

  • Крамынин Сергей Петрович – младший научный сотрудник, Институт физики им. Х.И. Амирханова – обособленного подразделения ФГБУН «Дагестанского федерального исследовательского центра Российской академии наук»

Ссылка на статью:

Крамынин, С.П. Влияние размера и давления на температурные зависимости термодинамических свойств платины / С.П. Крамынин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 465-474. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.465.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Magomedov, M.N. Temperature and pressure dependences of the surface energy for a macro- and nanocrystal / M.N. Magomedov // Physics of the Solid State. – 2021. – V. 63. – I. 9. – P. 1595-1609. DOI: 10.1134/S1063783421090250.
2. Magomedov, M.N. On the statistical thermodynamics of a free-standing nanocrystal: silicon / M.N. Magomedov // Crystallography Reports. – 2017. – V. 62. – I. 3. – P. 480-496. DOI: 10.1134/S1063774517030142.
3. Magomedov, M.N. Study of properties of fcc- Au–Fe alloys in macro- and nano-crystalline states under various P–T-conditions / M.N. Magomedov // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2021. – V. 151. – Art. № 109905. – 12 p. DOI: 10.1016/j.jpcs.2020.109905.
4. Fei, Y. A critical evaluation of pressure scales at high temperatures by in situ X-ray diffraction measurements / Y. Fei, J. Li, K. Hirose et al. // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2004. – V. 143-144. – P. 515-526, DOI: 10.1016/j.pepi.2003.09.018.
5. Zha, C.-S. P–V–T equation of state of platinum to 80 GPa and 1900 K from internal resistive heating/x- ray diffraction measurements / C.-S. Zha, K. Mibe, W.A. Bassett et al. // Journal of Applied Physics. – 2008. – V. 103. – I. 5. – P. 054908-1-054908-10. DOI: 10.1063/1.2844358.
6. Дорогокупец, П.И. Почти абсолютные уравнения состояния алмаза, Ag, Al, Au, Cu, Mo, Nd, Pt, Ta, W для квазигидростатических условий / П.И. Дорогокупец, Т.С. Соколова, Б.С. Данилов, К.Д. Литасов // Геодинамика и тектонофизика. – 2012. – T. 3. – № 2. – C. 129-166. DOI: 10.5800/ GT-2012-3-2-0067.
7. Holmes, N.C. The equation of state of platinum to 660 GPa ( 6,6 Mbar) / N.C. Holmes, J.A. Moriarty, G.R. Gathers, W.J. Nellis // Journal of Applied Physics. – 1989. – V. 66. – I. 7. – pp. 2962–2967. DOI: 10.1063/1.344177.
8. Marsh, S. LASL shock hugoniot data / S. Marsh. – Berkeley, Los Angeles, London: University of California Press, 1980. XIX, 658 p.
9. Jin, K. Pressure–volume–temperature equations of state of Au and Pt up to 300 GPa and 3000 K: internally consistent pressure scales / K. Jin, Q. Wu, H. Geng et al. // High Pressure Research. – 2011. – V. 31. – I. 4. – P. 560-580. DOI: 10.1080/08957959.2011.611469.
10. Dewaele, A. Equations of state of six metals above 94 GPa / A. Dewaele, P. Loubeyre, M. Mezouar//Physical Review B. – 2004 – V.70. – I. 9. – P. 094112-1-094112-8. DOI: 10.1103/PhysRevB.70.094112.
11. Ono, S. Elastic, thermal and structural properties of platinum / S. Ono, J.P. Brodholt, G.D. Price / Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2011. – V. 72. – I. 3. – P. 169-175. DOI: 10.1016/j.jpcs.2010.12.004.
12. Elkin, V.M. A wide-range multiphase equation of state for platinum / V.M. Elkin, V.N. Mikhaylov, A.A. Ovechkin, N.A. Smirnov // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2020. – V. 32. – № 43. – Art. № 435403. – 12 p. DOI: 10.1088/1361-648X/aba428.
13. Collard, S.M. High-temperature elastic constants of platinum single crystals / S.M. Collard, R.B. McLellan // Acta Metallurgica et Materialia. – 1992. – V. 40. – I. 4. – P. 699-702. DOI: 10.1016/0956-7151(92)90011-3.
14. Karbasi, A. The thermodynamics of several elements at high pressure / A. Karbasi, S.K. Saxena, R. Hrubiak // Calphad.–2011.–V. 35.–I. 1. – P. 72-81. DOI: 10.1016/j.calphad.2010.11.007.
15. Елькин, В.М. Полуэмпирическое двухфазное уравнение состояния платины (твердая фаза, жидкость) с учетом испарения / В.М. Елькин, В.Н. Михайлов, Т.Ю. Михайлова // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Теоретическая и прикладная физика. – 2016. – № 1. – C. 38-52.
16. Повзнер, А.А. Влияние фононного ангармонизма на теплофизические и упругие свойства платины / А.А. Повзнер, А.Н. Филанович // Теплофизика высоких температур. – 2011. – Т. 49. – Вып. 5. – С. 695- 700. DOI: 10.1134/S0018151X11050178.
17. Крамынин, С.П. Зависимость теплофизических свойств ниобия от размера нанокристалла / С.П. Крамынин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019 – Вып. 11. –С. 315-325. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.315.
18. Крамынин, С.П. Размерные зависимости свойств сплава Mo–W / С.П. Крамынин // Физико- химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 128-135. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.128.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒