Фазовые переходы и сопутствующие явления в простых системах связанных атомов
Р.С. Берриа,
Б.М. Смирновб аDepartment of Chemistry, University of Chicago, 5735 South Ellis Ave., Chicago, Illinois, 60637, USA бОбъединенный 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.
@article{Berri:2005,author = {Р. С. Берри and Б. М. Смирнов},title = {Фазовые переходы и сопутствующие явления в простых системах связанных атомов},publisher = {Успехи физических наук},year = {2005},journal = {Усп. физ. наук},volume = {175},number = {4},pages = {367-411},url = {https://ufn.ru/ru/articles/2005/4/b/},doi = {10.3367/UFNr.0175.200504b.0367}}