Переходы между равновесными и неравновесными явлениями в описании роста кристалла

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Тесное переплетение равновесных и неравновесных термодинамических представлений и переходов между двумя предельными принципами термодинамики: вторым началом и принципом наименьшего принуждения (минимумом производства энтропии в стационарном режиме) – составляет основное содержание феноменологических теорий роста кристалла. Различие базовых постулатов двух разделов термодинамики вынуждает обсуждать проблемы обратимости и необратимости времени, масштабов наблюдаемых явлений и правил сопряжения термодинамических сил и потоков в теориях роста кристалла. Вариант решения некоторых проблем сопряжения показан на примере флуктуационной модели дислокационного роста кристалла, в основе которой лежит стационарный изотермический процесс термодинамических флуктуаций свободной энергии. В случае предельного режима адсорбции примесей на грани кристалла по модели Ленгмюра флуктуации свободной энергии, обладающие отсутствием эффекта памяти, позволяют выделить три химических потенциала строительных частиц, определяющих соответствующие значения пересыщений раствора, реализующиеся на разных масштабных уровнях у растущей грани кристалла, содержащей винтовую дислокацию. Пересыщения управляют квазиравновесными и неравновесными термодинамическими процессами, составляющими единый дислокационный механизм роста кристалла.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. И. Ракин

Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: rakin@geo.komisc.ru
Россия, Сыктывкар

Список литературы

  1. Rakin V.I. // Crystallography Reports. 2016. V. 61. № 3. P. 517. https://doi.org/10.1134/S1063774516020152
  2. Пискунова Н.Н. // Зап. Рос. минерал. о-ва. 2022. Ч. 151. № 5. С. 112. https://doi.org/10.31857/S0869605522050069
  3. Рашкович Л.Н., Петрова Е.В., Шустин О.А., Черневич Т.Г. // ФТТ. 2003. Т. 45. № 2. С. 377.
  4. Бор Н. Атомная физика и человеческое познание. М.: ИЛ, 1961. 151 с.
  5. Ракин В.И. // Crystallography Reports. 2023. V. 68. № 2. P. 329. https://doi.org/10.1134/S106377452302013X
  6. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. М.: ИЛ, 1960. 128 с.
  7. Больцман Л. Избранные труды. М.: Наука, 1984. 590 с.
  8. Кэрролл Ш. Вечность. В поисках окончательной теории времени. СПб.: Питер, 2016. 512 с.
  9. Burton W.K., Cabrera N., Frank F.C. // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1951. V. 243 (866). P. 299. https://doi.org/10.1098/rsta.1951.0006
  10. Rakin V.I. // Crystallography Reports. 2022. V. 67. № 2. P. 294. https://doi.org/10.1134/S1063774522020122
  11. Чернов А.А., Гиваргизов Е.И., Багдасаров Х.С. и др. Современная кристаллография (в 4 томах). Образование кристаллов. М.: Наука, 1980. Т. 3. 408 с.
  12. Stiller W. Arrhenius Equation and Non-equilibrium Kinetics: 100 Years Arrhenius Equation. Leipzig: Publisher BSB Teubner B.G., 1989 160 p.
  13. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. М.: Мир. 2002. 461 с.
  14. Rakin V.I. Crystallography Reports. 2023. V. 68. № 2. P. 329. https://doi.org/10.1134/S106377452302013X
  15. Rakin V.I. // Crystallography Reports. 2022. V. 67. № 7. P. 1259. https://doi.org/10.1134/S1063774522070252
  16. Ландау Л.Д. О равновесной форме кристаллов: Сборник, посвященный семидесятилетию академика А.Ф. Иоффе. М.: Наука, 1950. 44 c.
  17. Венцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. 7-е изд. М.: Высш. шк., 2001. 575 с.
  18. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: Едиториал УРСС, 2005. 448 с.
  19. Хинчин А.Я. Предельные теоремы для сумм независимых случайных величин. М.; Л: ОНТИ НКТП СССР, 1938. 116 с.
  20. Frank F.C. //Acta Cryst. 1951. V. 4. P. 497.
  21. Cabrera N., Levine M.M. // Philos. Mag. 1956. V. 1. № 5. P. 450. https://doi.org/10.1080/14786435608238124
  22. De Yoreo J.J., Land T.A., Lee J.D. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78. № 23. P. 4462.
  23. Ракин В.И. Пространственные неоднородности в кристаллообразующей системе. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2003. 370 с.
  24. Hottenhuis M.H.J., Lucasius C.B. // J. Cryst. Growth. 1989. V. 94. № 3. P. 708.
  25. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Ч. 1. (сер. “Теоретическая физика”. Т. 5.). М.: Наука, 1976. 584 с.
  26. Gilmer G.H., Ghez R., Cabrera N. // J. Cryst. Growth. 1971. V. 15. P. 79. https://doi.org/10.1016/0022-0248(71)90027-3
  27. Van Der Erden J.P. // J. Cryst. Growth. 1982. V. 56. P. 174. https://doi.org/10.1016/0022-0248(82)90027-6
  28. Трейвус Е.Б. // Зап. Всесоюз. минерал. о-ва. 1989. № 3. С. 91.
  29. Rakin V.I. // Crystallography Reports. 2022. V. 67. № 2. P. 286. https://doi.org/10.1134/S1063774522020110
  30. Rakin V.I. // Crystallography Reports. 2020. V. 65. № 6. P. 1051. https://doi.org/10.1134/S1063774520060309

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение поверхностных атомов вокруг винтовой дислокации на грани с тетрагональной симметрией. Показан первый слой ближайших 16 атомов. Темным цветом здесь и в табл. 1 выделены атомы, непосредственно контактирующие с дислокацией.

Скачать (81KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Интерферограмма полигональных пирамид роста двух винтовых дислокаций на поверхности грани (111) алюмо-калиевых квасцов. Пространственная частота интерференционных полос пропорциональна частоте элементарных ступеней. Нижняя дислокация (черная стрелка) обладает вдвое большим вектором Бюргерса, и ее пирамида роста активно поглощает верхнюю пирамиду (белая стрелка). Угол между базовой поверхностью грани октаэдра алюмо-калиевых квасцов и наклонной плоской гранью растущей пирамиды, представляющей собой простую кристаллографическую форму тетрагонтриоктаэдра, меняется обычно в диапазоне от 10 до 20 угловых минут [14].

Скачать (188KB)
Метаданные
4. Рис. 3. АСМ-изображение грани бифталата калия, полученное в [3]. Точками отмечены выходы четырех дислокаций с единичным вектором Бюргерса. Кристаллографические направления выделены в соответствии с симметрией грани, описанной в [24].

Скачать (194KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кинетика роста граней кристалла алюмо-калиевых квасцов в водном растворе при активном перемешивании, полученная с помощью интерферометра Майкельсона [23]. T = 20°C. Грани простых форм: 1 – {111}, 2 – {100}, 3 – {110}.

Скачать (97KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024