RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2005

 / 

Апрель

←  →

Обзоры актуальных проблем


Фазовые переходы и сопутствующие явления в простых системах связанных атомов

 а,  б
а Department of Chemistry, University of Chicago, 5735 South Ellis Ave., Chicago, Illinois, 60637, USA
б Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская 13/19, Москва, 127412, Российская Федерация

В кластерах и макроскопических системах связанных атомов с парным взаимодействием реализуются два типа возбуждений: конфигурационное, обусловленное изменением конфигурации атомов, и тепловое, за счет колебаний атомов. Конфигурационное возбуждение ответственно за фазовые переходы и может быть рассмотрено как переход из глобального минимума поверхности потенциальной энергии атомов в многомерном пространстве координат атомов к ее локальным минимумам. С этой точки зрения рассмотрены различные аспекты агрегатных состояний кластеров, включая сосуществование жидкой и твердой фаз кластера, точку замерзания как температуру перехода из метастабильного состояния жидкости в нестабильное состояние, стеклообразные состояния как нестабильные конфигурационно возбужденные состояния с большим временем жизни, фазовый переход при высоких давлениях, когда атомы твердого состояния образуют кристаллическую решетку. Концепция пустот как элементарных конфигурационных возбуждений макроскопической системы атомов, которые связаны с локальными минимумами поверхности потенциальной энергии, позволяет рассматривать переход из стеклообразного в твердое состояние и рост ядер новой фазы в конденсированном веществе как результат переноса пустот. Анализируется степень нарушения термодинамики для кластеров и макроскопических систем вблизи фазового перехода. Показано, что тепловое движение атомов дает существенный вклад в изменение энтропии при фазовом переходе, что делает применимым критерий Линдемана и подобные критерии фазового перехода, использующие параметры теплового движения атомов, хотя природа фазового перехода связана с конфигурационным возбуждением.

Текст pdf (635 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.1070/PU2005v048n04ABEH002022
PACS: 36.40.Ei, 61.72.Ji, 64.70.Dv, 64.70.Pf (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0175.200504b.0367
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2005/4/b/
000231253100002
2005PhyU...48..345B
Цитата: Берри Р С, Смирнов Б М "Фазовые переходы и сопутствующие явления в простых системах связанных атомов" УФН 175 367–411 (2005)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Berry R S, Smirnov B M “Phase transitions and adjacent phenomena in simple atomic systems” Phys. Usp. 48 345–388 (2005); DOI: 10.1070/PU2005v048n04ABEH002022

Список литературы (207) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (48) Похожие статьи (20)

  1. Huang K Statistical Mechanics (New York: Wiley, 1963)
  2. Brout R Phase Transitions (New York: W.A. Benjamin, 1965)
  3. Kubo R Statistical Mechanics (Amsterdam: North-Holland, 1965)
  4. Ter Haar D Elements of Thermostatistics 2nd ed. (New York: Holt, Rinehart and Winston, 1966)
  5. Feynman R P Statistical Mechanics (Reading, Mass.: W.A. Benjamin, 1972)
  6. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Статистическая физика Т. 1 (М.: Наука, 1976)
  7. Berry R S, Jellinek J, Natanson G Phys. Rev. A 30 919 (1984)
  8. Jellinek J, Beck T L, Berry R S J. Chem. Phys. 84 2783 (1986)
  9. Berry R S et al. Adv. Chem. Phys. 90 75 (1988)
  10. Berry R S in Theory of Atomic and Molecular Clusters (Ed. J Jellinek) (Berlin: Springer, 1999) p. 1
  11. Hoare M R, Pal P Adv. Phys. 20 161 (1971); Hoare M R, Pal P Adv. Phys. 24 645 (1975)
  12. Hoare M R Adv. Chem. Phys. 40 49 (1979)
  13. Ball K D, Berry R S J. Chem. Phys. 111 2060 (1999)
  14. Stillinger F H, Weber T A Phys. Rev. A 25 978 (1982)
  15. Corti D S et al. Phys. Rev. E 55 5522 (1997)
  16. Stillinger F H, Weber T A Phys. Rev. A 28 2408 (1983)
  17. Becker O M, Karplus M J. Chem. Phys. 106 1495 (1997)
  18. Wales D J et al. Adv. Chem. Phys. 115 1 (2000)
  19. Wales D J Energy Landscapes (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2003)
  20. Komatsuzaki T, Berry R S J. Chem. Phys. 110 9160 (1999)
  21. Vekhter B et al. J. Chem. Phys. 106 4644 (1997)
  22. Bragg W, Williams H J Proc. R. Soc. London A 145 699 (1934)
  23. Ziman J M Models of Disorder (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1979)
  24. Smirnov B M Statistical Physics and Kinetic Theory of Atomic Systems (M.: IVT RAN, 2001)
  25. Reiss H, Frisch H L, Lebowitz J L J. Chem. Phys. 31 369 (1959)
  26. Lindemann F A Z. Phys. 11 609 (1910)
  27. Hansen J-P, Verlet L Phys. Rev. 184 151 (1969)
  28. Etters R D, Kaelberer J Phys. Rev. A 11 1068 (1975)
  29. Etters R D, Kaelberer J B J. Chem. Phys. 66 512 (1977)
  30. Kaelberer J B, Etters R D J. Chem. Phys. 66 3233 (1977)
  31. Zhou Y et al. J. Chem. Phys. 116 2323 (2002)
  32. Смирнов Б M ЖЭТФ 112 1847 (1997)
  33. Smirnov B M Clusters and Small Particles: in Gases and Plasmas (New York: Springer, 2000)
  34. Смирнов Б М Неорг. матер. 35 672 (1999)
  35. Smirnov B M in Nucleation Theory and Applications: Research Workshop, Dubna, Russia, April 1999 (Eds J W P Schmelzer, G Röpke, V B Priezzhev) (Dubna: JINR, 1999) p. 355
  36. Berry R S, Smirnov B M in Nucleation Theory and Applications: Research Workshop, Dubna, Russia, April 2000 (Eds J W P Schmelzer, G Röpke, V B Priezzhev) (Dubna: JINR, 2002) p. 340
  37. Berry R S, Smirnov B M ЖЭТФ 120 889 (2001)
  38. Gutzow I, Schmelzer J The Vitreous State (Berlin: Springer, 1995)
  39. Berry R S, Smirnov B M ЖЭТФ 122 298 (2002)
  40. Berry R S, Smirnov B M J. Chem. Phys. 118 5979 (2003)
  41. Ashcroft N W, Mermin N D Solid State Physics (New York: Holt, Rinehart and Winston, 1976)
  42. Echt O, Sattler K, Recknagel E Phys. Rev. Lett. 47 1121 (1981)
  43. Echt O et al. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 86 860 (1982)
  44. Ding A, Hesslich J Chem. Phys. Lett. 94 54 (1983)
  45. Harris I A, Kidwell R S, Northby J A Phys. Rev. Lett. 53 2390 (1984)
  46. Phillips J C Chem. Rev. 86 619 (1986)
  47. Harris I A et al. Chem. Phys. Lett. 130 316 (1986)
  48. Miehle W et al. J. Chem. Phys. 91 5940 (1989)
  49. Farges J et al. Surf. Sci. 106 95 (1981)
  50. Kim S S, Stein G D J. Colloid. Interface Sci. 87 180 (1982)
  51. Farges J et al. J. Chem. Phys. 78 5067 (1983)
  52. Farges J et al. J. Chem. Phys. 84 3491 (1986)
  53. Lee J W, Stein G D J. Phys. Chem. 91 2450 (1987)
  54. Farges J et al. Adv. Chem. Phys. 70 45 (1988)
  55. Bartell L S Chem. Rev. 86 491 (1986)
  56. Van de Waal B W J. Chem. Phys. 98 4909 (1993)
  57. Easter D C et al. Chem. Phys. Lett. 157 277 (1989)
  58. Easter D C, Whetten R L, Wessel J E J. Chem. Phys. 94 3347 (1991)
  59. Beck S M, Hecht J H J. Chem. Phys. 96 1975 (1992)
  60. Martin T P et al. J. Chem. Phys. 100 2322 (1994)
  61. Martin T P Phys. Rep. 273 199 (1996)
  62. Смирнов Б М УФН 162 (12) 97 (1992); Smirnov B M, Sov. Phys. Usp. 35 1052 (1992)
  63. Ino S J. Phys. Soc. Jpn. 27 941 (1969)
  64. Смирнов Б М УФН 162 (1) 119 (1992); Smirnov B M, Sov. Phys. Usp. 35 37 (1992)
  65. Смирнов Б М УФН 163 (10) 29 (1993); Smirnov B M, Phys. Usp. 36 933 (1993)
  66. Doye J P K, Wales D J, Berry R S J. Chem. Phys. 103 4234 (1995)
  67. Kittel Ch Introduction to Solid State Physics (New York: Wiley, 1986)
  68. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Квантовая механика: нерелятивистская теория (М.: Наука, 1974)
  69. Wang S-W, Falicov L M, Searcy A W Surf. Sci. 143 609 (1984)
  70. Raoult B et al. Philos. Mag. B 60 881 (1989)
  71. Смирнов Б М ТВТ 33 700 (1995)
  72. Kihara T, Koba S J. Phys. Soc. Jpn. 7 348 (1952)
  73. Bunn Ch Crystals (New York: Academic Press, 1964)
  74. Leibfried G Gittertheory der mechanischen und thermischen Eigenschaften der Kristalle (Handbuch der Physik, Bd. VII, Teil 2) (Berlin: Springer, 1955)
  75. Mackay A L Acta Cryst. 15 916 (1962)
  76. Смирнов Б М УФН 164 1165 (1994); Smirnov B M Phys. Usp. 37 1079 (1994)
  77. Smirnov B M Chem. Phys. Lett. 232 395 (1995)
  78. Smirnov B M Phys. Scripta 51 402 (1995)
  79. Lennard-Jones J E Proc. R. Soc. London A 106 636 (1925)
  80. Jones J E, Ingham A E Proc. R. Soc. London A 107 463 (1924)
  81. Northby J A et al. Z. Phys. D 12 69 (1989)
  82. Xie J et al. J. Chem. Phys. 91 612 (1989)
  83. van de Waal B W J. Chem. Phys. 90 3407 (1989)
  84. Бэрри Р С, Смирнов Б М, Стрижев А Ю ЖЭТФ 112 1082 (1997)
  85. Smirnov B M, Strizhev A Yu, Berry R S J. Chem. Phys. 110 7412 (1999)
  86. Бэрри Р С, Смирнов Б М ЖЭТФ 117 562 (2000)
  87. Berry R S, Smirnov B M J. Chem. Phys. 113 728 (2000)
  88. Northby J A J. Chem. Phys. 87 6166 (1987)
  89. Van de Waal B W Z. Phys. D 20 349 (1991)
  90. Aziz R A, Slaman M J Chem. Phys. 130 187 (1989)
  91. Aziz R A, Slaman M J J. Chem. Phys. 92 1030 (1990)
  92. Dham A K et al. Mol. Phys. 67 1291 (1989)
  93. Dham A K et al. Chem. Phys. 142 173 (1990)
  94. Смирнов Б М УФН 171 1291 (2001); Smirnov B M Phys. Usp. 44 1229 (2001)
  95. Beck T L, Doll J D, Freeman D L J. Chem. Phys. 90 5651 (1989)
  96. Leitner D M, Doll J D, Whitnell R M J. Chem. Phys. 94 6644 (1991)
  97. Леонас В Б УФН 107 (3) 29 (1972); Leonas V B Sov. Phys. Usp. 15 266 (1972)
  98. Сена Л А Единицы физических величин и их размерности (М.: Наука, 1977)
  99. Окунь Л Б Физика элементарных частиц (М.: Наука, 1984)
  100. Krainov V P Qualitative Methods in Physical Kinetics and Hydrodynamics (New York: American Institute of Physics, 1992)
  101. Moses A J The Practicing Scientist's Handbook (New York: Van Nostrand Reinhold Co., 1978)
  102. Reid R C, Prausnitz J M, Poling B E The Properties of Gases and Liquids 4th ed. (New York: McGraw-Hill, 1987)
  103. Rabinovich V A et al. Thermophysical Properties of Neon, Argon, Krypton, and Xenon (Washington, DC: Hemisphere Publ. Corp., 1988)
  104. Emsley J The Elements 2nd ed. (Oxford: Claredon Press, 1991)
  105. Barin I Thermochemical Data of Pure Substances 2nd ed. (Weinheim: VCH, 1993)
  106. Lide D R (Ed.) Handbook of Chemistry and Physics 79th ed. (London: CRC Press, 1998 - 1999)
  107. Smirnov B M Phys. Scripta 58 595 (1998)
  108. Schuberth E, Creuzburg M, Müller-Lierheim W Phys. Status Solidi B 76 301 (1976)
  109. Bostanjonglo O, Kleinschmidt B Z. Phys. A 21 276 (1977)
  110. Sonnenblick Y et al. Chem. Phys. Lett. 52 276 (1977)
  111. Smirnov B M Physics of Ionized Gases (New York: John Wiley, 2001)
  112. Smirnov B M Physics of Atoms and Ions (New York: Springer, 2003)
  113. Bernal J D Nature 183 141 (1959)
  114. Scott G D Nature 178 908 (1960)
  115. Bernal J D, Mason J Nature 188 908 (1964)
  116. Hoover W G, Ree F H J. Chem. Phys. 49 3609 (1968)
  117. Rintoul M D, Torquato S Phys. Rev. Lett. 77 4198 (1996)
  118. Rintoul M D, Torquato S Phys. Rev. E 58 532 (1998)
  119. Hirschfelder J O, Curtiss Ch F, Bird R B Molecular Theory of Gases and Liquids (New York: Wiley, 1954)
  120. Goettel K A et al. Phys. Rev. Lett. 62 665 (1989)
  121. Reichlin R et al. Phys. Rev. Lett. 62 669 (1989)
  122. Eremets M I et al. Phys. Rev. Lett. 85 2797 (2000)
  123. Boehler R et al. Phys. Rev. Lett. 86 5731 (2001)
  124. Jephcoat A P et al. Phys. Rev. Lett. 59 2670 (1987)
  125. Cynn H et al. Phys. Rev. Lett. 86 4552 (2001)
  126. Belonoshko A B, Ahuja R, Johansson B Phys. Rev. Lett. 87 165505 (2001)
  127. Weitz D A, Oliveria M Phys. Rev. Lett. 52 1433 (1984)
  128. Weitz D A et al. Phys. Rev. Lett. 53 1657 (1984)
  129. Weitz D A et al. Phys. Rev. Lett. 54 1416 (1985)
  130. Keefer K D, Schaefer D W Phys. Rev. Lett. 56 2376 (1986)
  131. Aubert C, Cannell D S Phys. Rev. Lett. 56 738 (1986)
  132. Dimon P et al. Phys. Rev. Lett. 57 595 (1986)
  133. Wilcoxon J P, Martin J E, Schaefer D W Phys. Rev. A 39 2675 (1989)
  134. Pusey P N, van Mengen W Nature 320 340 (1986)
  135. Pusey P N, van Mengen W Phys. Rev. Lett. 59 2083 (1987)
  136. Pusey P N et al. Phys. Rev. Lett. 63 2753 (1989)
  137. Zhu J et al. Nature 387 883 (1997)
  138. Chu J H, Lin I Phys. Rev. Lett. 72 4009 (1994)
  139. Thomas H et al. Phys. Rev. Lett. 73 652 (1994)
  140. Hayashi Y, Tachibana K Jpn. J. Appl. Phys. 33 L804 (1994)
  141. Melzer A, Trottenberg T, Piel A Phys. Lett. A 191 301 (1994)
  142. Цытович В Н УФН 167 57 (1997); Tsytovich V N Phys. Usp. 40 53 (1997)
  143. Нефедов А П, Петров О Ф, Фортов В Е УФН 167 1215 (1997); Nefedov A P, Petrov O F, Fortov V E Phys. Usp. 40 1163 (1997)
  144. Morfill G E et al. Phys. Plasma 6 1769 (1999)
  145. Shukla P K, Mamun A A Introduction to Dusty Plasma Physics (Bristol: IOP Publ., 2001)
  146. Фортов В Е и др. УФН 174 495 (2004); Fortov V E et al. Phys. Usp. 47 447 (2004)
  147. Morfill G E et al. Phys. Scripta T107 59 (2004)
  148. Icshimaru K Rev. Mod. Phys. 34 1 (1982)
  149. Kremer K, Robbins M O, Grest G S Phys. Rev. Lett. 57 2694 (1986)
  150. Meijer E J, Frenkel D J. Chem. Phys. 94 2269 (1991)
  151. Фортов В Е, Якубов И Т Неидеальная плазма (М.: Энергоатомиздат, 1994)
  152. Hamaguchi S, Farouki R T, Dubin D H E Phys. Rev. E 56 4671 (1997)
  153. Vaulina O, Khrapak S, Morfill G Phys. Rev. E 66 016404 (2002)
  154. Khrapak S A et al. Phys. Rev. E 66 046414 (2002)
  155. Rytkönen A, Valkealahti S, Manninen M J. Chem. Phys. 106 1888 (1997)
  156. Стишов С М УФН 114 3 (1974); Stishov S M Sov. Phys. Usp. 17 625 (1975)
  157. Van Vitzenburg W, Stryland J C Can. J. Phys. 46 811 (1968)
  158. Crawford R K, Daniels W B Phys. Rev. Lett. 21 367 (1968)
  159. Стишов С М, Федосимов В И Письма ЖЭТФ 14 326 (1971)
  160. Cheng V M, Daniels W B, Crawford R K Phys. Lett. A 43 109 (1973)
  161. Zha C et al. J. Chem. Phys. 85 1034 (1986)
  162. Jephcoat A P, Beresin S in Proc. US-Japan Conf. Mineral Physics, Washington, 1997
  163. Alder B J, Hoover W G, Young D A J. Chem. Phys. 49 3688 (1968)
  164. Hoover W G, Gray S G, Johnson K W J. Chem. Phys. 55 1128 (1971)
  165. Berry R S, Smirnov B M J. Chem. Phys. 114 6816 (2001)
  166. Khanna S N, Jena P Phys. Rev. Lett. 69 1664 (1992)
  167. Wales D J, Berry R S J. Chem. Phys. 92 4283 (1990)
  168. Natanson G, Amar F, Berry R S J. Chem. Phys. 78 399 (1983)
  169. Berry R S, Jellinek J, Natanson G Chem. Phys. Lett. 107 227 (1984)
  170. Davis H L, Jellinek J, Berry R S J. Chem. Phys. 86 6456 (1987)
  171. Kunz R E, Berry R S Phys. Rev. Lett. 71 3987 (1993)
  172. Kunz R E, Berry R S Phys. Rev. E 49 1895 (1994)
  173. Schmidt M et al. Phys. Rev. Lett. 79 99 (1997)
  174. Schmidt M et al. Nature 393 238 (1998)
  175. Berry R S, Smirnov B M ЖЭТФ 125 414 (2004)
  176. Berry R S Chem. Rev. 93 2379 (1993)
  177. Wales D J Chem. Phys. Lett. 166 419 (1990)
  178. Cheng H-P, Berry R S Phys. Rev. A 45 7969 (1992)
  179. Beck T L, Jellinek J, Berry R S J. Chem. Phys. 87 545 (1987)
  180. Haberland H in Metal Clusters (Ed. W Ekardt) (Chichester: Wiley, 1999)
  181. Haberland H in Atomic Clusters and Nanoparticles: Les Houches, Session LXXIII, 2 - 28 July 2000 (Eds C Guet et al.) (Berlin: Springer, 2001)
  182. Schmidt M et al. Phys. Rev. Lett. 86 1191 (2001)
  183. Schmidt M et al. Phys. Rev. Lett. 87 203402 (2001)
  184. Gobet F et al. Phys. Rev. Lett. 89 183403 (2002)
  185. Reyes-Nava J A, Garzón I L, Michaelian K Phys. Rev. B 67 165401 (2003)
  186. Bixon M, Jortner J J. Chem. Phys. 91 1631 (1989)
  187. Labastie P, Whetten R L Phys. Rev. Lett. 65 1567 (1990)
  188. Wales D J Mol. Phys. 78 151 (1993)
  189. Wales D J, Berry R S Phys. Rev. Lett. 73 2875 (1994)
  190. Umirzakov I H Phys. Rev. E 60 7550 (1999)
  191. Mülken O, Stamerjohanns H, Borrmann P Phys. Rev. E 64 047105 (2001)
  192. Eitel W The Physical Chemistry of the Silicates (Chicago: Univ. of Chicago Press, 1954)
  193. Bondi A Physical Properties of Molecular Crystals, Liquids, and Glasses (New York: Wiley, 1968)
  194. Feltz A Amorphe und glasartige anorganische Festkörper (Berlin: Akademie-Verlag, 1983)
  195. Kouchi A, Kuroda T Jpn. J. Appl. Phys. 29 L807 (1990)
  196. Смирнов Б М УФН 125 331 (1978); Smirnov B M Sov. Phys. Usp. 21 522 (1978)
  197. Naghizadeh J, Rice S A J. Chem. Phys. 36 2710 (1962)
  198. Bewilogua L, Gladun L, Kubsch B J. Low Temp. Phys. 4 299 (1971)
  199. Schmidt W F Liquid State Electronics of Insulating Liquids (Boca Raton: CRC Press, 1997)
  200. Harms J, Toennies J P, Dalfovo F Phys. Rev. B 58 3341 (1998)
  201. Harms J et al. Phys. Rev. B 63 184513 (2001)
  202. Smirnov B M Plasma Chem. Plasma Proc. 13 673 (1993); Смирнов Б М УФН 163 (10) 29 (1993); Smirnov B M Phys. Usp. 36 933 (1993)
  203. Смирнов Б М УФН 164 665 (1994); Smirnov B M Phys. Usp. 37 621 (1994)
  204. Смирнов Б М УФН 170 495 (2000); Smirnov B M Phys. Usp. 43 453 (2000)
  205. Cohen M H, Grest G S Ann. New York Acad. Sci. 371 199 (1981)
  206. Fox T G (Jr), Flory P J J. Appl. Phys. 21 581 (1950)
  207. Fox T G (Jr), Flory P J J. Phys. Chem. 55 221 (1951)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение