Введение к работе
Актуальность темы. Современная теория поверхностных явлений постоянно развивается и привлекает интерес все новых исследователей. В последние четверть века особенно возросло внимание к поверхностям твердых тел. Это связано с появлением новых экспериментальных методов и с применением в технике и технологии новых материалов и высокой удельной долей "поверхностных" атомов. К числу таких материалов относятся, например, тонкие пленки и ультрадисперсные среды.
Несмотря на бурное развитие различных теоретических методов, поверхности кристаллов с ОЦК решеткой (а это в подавляющем большинстве металлы), долгое время оставались слабо изученными, что является следствием целого ряда причин. Это и трудности, присущие теории любой гетерогенной системы, и специфика твердых поверхностей, существенно отличающихся от поверхности раздела флюидных фаз, и проблема устойчивости "рыхлой" ОЦК решетки, и особенности металлической связи. Вблизи поверхности увеличивается амплитуда колебания атомов, усиливается их ассиметрия и ангармонизм. Учет этих эффектов является весьма сложной задачей.
В настоящее время, несмотря на значительные успехи в изучении поверхностных явлений и.вклад таких исследователей, как Иаттлворт. Семенченко, Русанов, Задумкин, Пересада, Темроков, йэконов, Щербаков, Аллен и др., отсутствуют теоретические работы, с единых позиций рассматривающие структурные, динамические и термодинамические свойства поверхностей ангармонических.кристаллов с ОЦК решеткой.
Цель работа
-
Дальнейшая разработка метода КИЗП для объемных и поверхностных свойств ангармонических кристаллов.
-
Исследование структурных, динамических и термодинами- веских свойств сингулярных поверхностей ОЦК кристалла.
-
Изучение влияния неближайших соседей на вышеперечисленные свойства.
-
Числотп*? оценки полученных результатов для различных видов потенциалов.
Научная новизна. В диссертации обобщены выражения для динамических и термодинамических-свойств сильно- и слабоангармонических идеальных кристаллов произвольной размерности с В'?о-косимметричными решетками. Шлучены удобные рабочие формулы для вычисления непосредственно через координаты атомов статической' части поверхностного натяжения и квантовой поправки к его динамической части, а также выражения для расчетов плотности поверхностной свободной энергии, определенной через четные моменты и перенормированные силовые коэффициент Найдено уравнение, позволяющее вычислять квадратичные по температуре слагаемые релаксации решетки для грани, обладающей осью симметрии третьего порядка. Обобщена на случай анизотропии по X ж У процедура термодинамического согласования результатов, полученных в нулевом приближении.-
Впервые с единых позиций в рамках КНСП исследоааны струк-' турные,. динамичес.ле и термодинамические свойства сингулярных поверхностей ОЦК крис .лла. Рассмотрено влияние взаимодействия неближайгаих соседей на эти свойства. Установлена возможность осцилляторного характера статической релаксации решетки вблизи сингулярной поверхности в случае межатомного потенциала Лен-нард-Джонса. Для численных оценок поверхностных свойств натрия применен осциллирующий потенциал Шиффа.
Научная и практическая ценность
Полученные в диссертации уравнения позволяют вычислять динамические и термодинамические свойства идеальных сильноангармонических кристаллов произвольной размерности с высокосимметричными решетками.. Найденные соискателем формулы уточняют и дополняют применение метода КН2П в случае плоских поверхностей слабоангармонических кристаллов с различными типами решеток. Результаты диссертации применимы к любым попарно-аддитивным межатомным потенциалам, в том числе и к осциллирующим.
Рассмотренные моделиполубесконечного кристалла с плоской поверхностью могут служить системами сравнения для заг ч с адсорбцией или реконструкцией поверхности. Применение реалистичного потенциала межатомного взаимодействия (потенциала Шиффа для натрия) позволяет рассчитать свойства сингулярных граней в физических единицах измерения и оценить вклад различных эффек-
тов в эти свойства
Результаты диссертации могут быть использованы для исследования ультрадисперсных систем, а также для дальнейшего развития единой теории структурных, динамических и термодішамических свойств кристаллов и их поверхностей.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и. обсуждены на:
- III Всесоюзной конференции "моделирование роста кристаллов".
(Рига, 1990 г.);
-VIII Всесоганом симпозиуме по межмолекулярному взаимодействию и конформации молекул. (Новосибирск, 1990 г.);
XXVI научной конференции факультета физико-математических' и естественных наук УДЕ (Москва, 1989 г.);
II конференции НУЦ УДН по физико-химическим методам исследования. (Москва, 1989 г.);
Региональном семинаре по физике конденсированных состояний. (Нальчик, 1990 г.);
Научных семинарах кафедры теоретической физики УДЕ (Москва, 1988 - 1990 ГГ.)
Публикации. Основные результаты, изложенные в диссертации, эпубликованы в восьми научных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, одиннадцати приложений. Работа изложена га \5А страницах машинописного текста, включая-1*9 рисунков, 6 таблиц и список литературы - Y6D наименований.
