Выпуски

 / 

2009

 / 

Февраль

  

Обзоры актуальных проблем


Фазовые переходы в кластерах различных типов

 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

Рассмотрены свойства кластеров в области фазового перехода, которые для малых кластеров, содержащих менее 100 атомов, определяются сосуществованием фаз. Хотя фазовый переход связан с изменением конфигурационного состояния, а конфигурационная степень свободы кластера отделяется от колебательных (тепловых) степеней свободы при низких температурах, тем не менее тепловое движение атомов даёт заметный вклад в энтропию перехода. В противоположность диэлектрическим кластерам, для которых конфигурация атомов в жидком агрегатном состоянии мало изменяется при нагревании, жидкое состояние металлических кластеров включает в себя большое число конфигурационных состояний, и эта смесь конфигураций атомов зависит от температуры. В данном обзоре проанализированы особенности диэлектрических и металлических кластеров в области фазового перехода, а также характер перехода диэлектрик — металл для кластеров. Рассмотрены экспериментальные аспекты исследования металлических кластеров и их использование в нанотехнологии для создания кластерных катализаторов.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
PACS: 36.40.Ei, 61.46.−w, 64.70.Hz (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0179.200902b.0147
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2009/2/b/
Цитата: Берри Р С, Смирнов Б М "Фазовые переходы в кластерах различных типов" УФН 179 147–177 (2009)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Berry R S, Smirnov B M “Phase transitions in various kinds of clustersPhys. Usp. 52 137–164 (2009); DOI: 10.3367/UFNe.0179.200902b.0147

Список литературы (231) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (52) Похожие статьи (20)

  1. Echt O, Sattler K, Recknagel E Phys. Rev. Lett. 47 1121 (1981)
  2. Echt O et al. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 86 860 (1982)
  3. Ding A, Hesslich J Chem. Phys. Lett. 94 54 (1983)
  4. Harris I A, Kidwell R S, Northby J A Phys. Rev. Lett. 53 2390 (1984)
  5. Phillips J C Chem. Rev. 86 619 (1986)
  6. Harris I A et al. Chem. Phys. Lett. 130 316 (1986)
  7. Miehle W et al. J. Chem. Phys. 91 5940 (1989)
  8. Easter D C et al. Chem. Phys. Lett. 157 277 (1989)
  9. Easter D C, Whetten R L, Wessel J E J. Chem. Phys. 94 3347 (1991)
  10. Beck S M, Hecht J H J. Chem. Phys. 96 1975 (1992)
  11. Farges J et al. Surf. Sci. 106 95 (1981)
  12. Kim S S, Stein G D J. Colloid. Interface Sci. 87 180 (1982)
  13. Farges J et al. J. Chem. Phys. 78 5067 (1983)
  14. Farges J et al. J. Chem. Phys. 84 3491 (1986)
  15. Lee J W, Stein G D J. Phys. Chem. 91 2450 (1987)
  16. Farges J et al. Adv. Chem. Phys. 70 45 (1988)
  17. Bartell L S Chem. Rev. 86 491 (1986)
  18. Van de Waal B W J. Chem. Phys. 98 4909 (1993)
  19. McGinty D J J. Chem. Phys. 58 4733 (1973)
  20. Briant C L, Burton J J J. Chem. Phys. 63 2045 (1975)
  21. Etters R D, Kaelberer J Phys. Rev. A 11 1068 (1975)
  22. Etters R D, Kaelberer J J. Chem. Phys. 66 5112 (1977)
  23. Jellinek J, Beck T L, Berry R S J. Chem. Phys. 84 2783 (1986)
  24. Berry R S et al. Adv. Chem. Phys. 90 75 (1988)
  25. Berry R S Chem. Rev. 93 2379 (1993)
  26. Cheng H-P, Berry R S Phys. Rev. A 45 7969 (1992)
  27. Kunz R E, Berry R S Phys. Rev. E 49 1895 (1994)
  28. Berry R S in Theory of Atomic and Molecular Clusters: with a Glimpse at Experiments (Ed. J Jellinek) (Berlin: Springer, 1999) p. 1
  29. Berry R S, Smirnov B M ЖЭТФ 127 1282 (2005); Berry R S, Smirnov B M JETP 100 1129 (2005)
  30. Berry R S, Smirnov B M J. Non-Cryst. Solids 351 1543 (2005)
  31. Берри Р С, Смирнов Б М УФН 175 367 (2005); Berry R S, Smirnov B M Phys. Usp. 48 345 (2005)
  32. Berry R S, Smirnov B M Phase Transitions of Simple Systems (Heidelberg: Springer, 2008)
  33. Vekhter B et al. J. Chem. Phys. 106 4644 (1997)
  34. Berry R S, Smirnov B M ЖЭТФ 120 889 (2001); Berry R S, Smirnov B M JETP 93 777 (2001)
  35. Gibbs J W Trans. Conn. Acad. Arts. Sci. 3 108 (1875); Gibbs J W 3 343 (1878)
  36. Gibbs J W The Collected Works (New York: Longmans, Green and Co., 1928)
  37. Lennard-Jones J E, Ingham A E Proc. R. Soc. London A 107 463 (1924)
  38. Lennard-Jones J E Proc. R. Soc. London A 106 636 (1925)
  39. Смирнов Б М УФН 171 1291 (2001); Smirnov B M Phys. Usp. 44 1229 (2001)
  40. Smirnov B M Principles of Statistical Physics (Weinheim: Wiley-VCH, 2006)
  41. Hoare M R, Pal P Adv. Phys. 20 161 (1971); Hoare M R, Pal P Adv. Phys. 24 645 (1975)
  42. Hoare M R Adv. Chem. Phys. 40 49 (1979)
  43. Stillinger F H, Weber T A Phys. Rev. A 25 978 (1982)
  44. Stillinger F H, Weber T A Phys. Rev. A 28 2408 (1983)
  45. Corti D S et al. Phys. Rev. E 55 5522 (1997)
  46. Ball K D, Berry R S J. Chem. Phys. 111 2060 (1999)
  47. Komatsuzaki T, Berry R S J. Chem. Phys. 110 9160 (1999)
  48. Wales D J et al. Adv. Chem. Phys. 115 1 (2000)
  49. Wales D J Energy Landscapes (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2003)
  50. Natanson G, Amar F, Berry R S J. Chem. Phys. 78 399 (1983)
  51. Berry R S, Jellinek J, Natanson G Phys. Rev. A 30 919 (1984); Berry R S, Jellinek J, Natanson G Chem. Phys. Lett. 107 227 (1984)
  52. Berry R S, Smirnov B M J. Chem. Phys. 114 6816 (2001)
  53. Bixon M, Jortner J J. Chem. Phys. 91 1631 (1989)
  54. Becker O M, Karplus M J. Chem. Phys. 106 1495 (1997)
  55. Wales D J, Berry R S J. Chem. Phys. 92 4283 (1990)
  56. Davies H L, Jellinek J, Berry R S J. Chem. Phys. 86 6456 (1987)
  57. Смирнов Б М УФН 164 1165 (1994); Smirnov B M Phys. Usp. 37 1079 (1994)
  58. Smirnov B M Phys. Scripta 51 402 (1995)
  59. Honeycutt J D, Andersen H C J. Phys. Chem. 91 4950 (1987)
  60. Smirnov B M Clusters and Small Particles: in Gases and Plasmas (New York: Springer, 2000)
  61. Smirnov B M Plasma Chem. Plasma Process. 13 673 (1993)
  62. Смирнов Б М УФН 163 29 (1993); Smirnov B M Phys. Usp. 36 933 (1993)
  63. Häberlen O D et al. J. Chem. Phys. 106 5189 (1997)
  64. Doye J P K, Wales D J J. Chem. Soc. Faraday Trans. 93 4233 (1997)
  65. Doye J P K, Wales D J New J. Chem. 22 733 (1998)
  66. Miller M A, Doye J P K, Wales D J Phys. Rev. E 60 3701 (1999)
  67. Wilson N T, Johnston R L Eur. Phys. J. D 12 161 (2000)
  68. Darby S et al. J. Chem. Phys. 116 1536 (2002)
  69. Wang J, Wang G, Zhao J Phys. Rev. B 66 035418 (2002)
  70. Arslan H, Güven M H Acta Phys. Slovac. 56 511 (2006)
  71. Yildirim E K, Atis M, Guvenc Z B Phys. Scripta 75 111 (2007)
  72. Kaiming D et al. Phys. Rev. B 54 11907 (1996)
  73. Zhang W et al. J. Chem. Phys. 121 7717 (2004)
  74. Watari N, Ohnishi S J. Chem. Phys. 106 7531 (1997)
  75. Sebetci A, Guvenc Z B Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 12 1131 (2004)
  76. Akola J, Häkkinen H, Manninen M Phys. Rev. B 58 3601 (1998)
  77. Rao B K, Khanna S N, Jena P Phys. Rev. B 62 4666 (2000)
  78. Akola J, Manninen M Phys. Rev. B 63 193410 (2001)
  79. Calleja M et al. Phys. Rev. B 60 2020 (1999)
  80. Reddy B V et al. Phys. Rev. B 59 5214 (1999)
  81. Michaelian K, Rendón N, Garzón I L Phys. Rev. B 60 2000 (1999)
  82. Moseler M et al. Phys. Rev. Lett. 86 2545 (2001)
  83. Lee Y J et al. Phys. Rev. Lett. 86 999 (2001)
  84. Lee Y J et al. Comput. Phys. Commun. 142 201 (2001)
  85. Kumar V, Kavazoe Y Phys. Rev. B 65 125403 (2002)
  86. Oviedo J, Palmer R E J. Chem. Phys. 117 9548 (2002)
  87. Fernéndez E M et al. Phys. Rev. B 70 165403 (2004)
  88. Chang C M, Chou M Y Phys. Rev. Lett. 93 133401 (2004)
  89. Arslan H, Güven M H New J. Phys. 7 60 (2005)
  90. Sakurai M et al. J. Chem. Phys. 111 235 (1999)
  91. Finnis M W, Sinclair J E Philos. Mag. A 50 45 (1984)
  92. Sutton A P, Chen J Philos. Mag. Lett. 61 139 (1990)
  93. Garzon I L, Jellinek J Z. Phys. D 20 235 (1991)
  94. Garzon I L, Jellinek J Z. Phys. D 26 316 (1993)
  95. Neirotti J P et al. J. Chem. Phys. 112 10340 (2000)
  96. Calvo F et al. J. Chem. Phys. 112 10350 (2000)
  97. Lee Y J et al. J. Comput. Chem. 21 380 (2000)
  98. Carignano M A Chem. Phys. Lett. 361 291 (2002)
  99. Freeman D L, Doll J D J. Chem. Phys. 82 462 (1985)
  100. Lindemann F A Phys. Z. 11 609 (1910)
  101. Hansen J-P, Verlet L Phys. Rev. 184 151 (1969)
  102. Kaelberer J B, Etters R D J. Chem. Phys. 66 3233 (1977)
  103. Zhou Y, Karplus M, Ball K D, Berry R S J. Chem. Phys. 116 2323 (2002)
  104. Thomson W Philos. Mag. 42 448 (1871)
  105. Beck T L, Jellinek J, Berry R S J. Chem. Phys. 87 545 (1987)
  106. Nauchitel V V, Pertsin A J Mol. Phys. 40 1341 (1980)
  107. Wales D J Chem. Phys. Lett. 166 419 (1990)
  108. Braier P A, Berry R S, Wales D J J. Chem. Phys. 93 8745 (1990)
  109. Labastie P, Whetten R L Phys. Rev. Lett. 65 1567 (1990)
  110. Cheng H P, Berry R S MRS Symp. Proc. 206 241 (1991)
  111. Kunz R E, Berry R S Phys. Rev. Lett. 71 3987 (1993)
  112. Doye J P K, Wales D J J. Chem. Phys. 102 9659 (1995)
  113. Ball K D, Berry R S J. Chem. Phys. 109 8541 (1998)
  114. Calvo F, Doye J P K, Wales D J J. Chem. Phys. 114 7312 (2001)
  115. Doye J P K, Calvo F J. Chem. Phys. 116 8307 (2002)
  116. Schmidt M et al. Phys. Rev. Lett. 79 99 (1997)
  117. Schmidt M et al. Nature 393 238 (1998)
  118. de Heer W A Rev. Mod. Phys. 65 611 (1993)
  119. Bardeen J J. Appl. Phys. 11 88 (1940)
  120. Ehrenreich H Sci. Am. 217 195 (1967)
  121. Edwards P P et al. Philos. Trans. R. Soc. London 356 5 (1998)
  122. Wigner E P, Seitz F Phys. Rev. 46 509 (1934)
  123. Wigner E Phys. Rev. 46 1002 (1934)
  124. Knight W D et al. Phys. Rev. Lett. 52 2141 (1984)
  125. Pedersen J et al. Nature 353 733 (1991)
  126. Martin T P et al. Z. Phys. D 19 25 (1991)
  127. Bréchignac C et al. Phys. Rev. B 47 2271 (1993)
  128. Bjørnholm S et al. Phys. Rev. Lett. 65 1627 (1990)
  129. Beck D E Phys. Rev. B 35 7325 (1987)
  130. Ekardt W Phys. Rev. B 29 1558 (1984)
  131. Ekardt W Phys. Rev. B 31 6360 (1985)
  132. Chou M Y, Cohen M L Phys. Lett. A 113 420 (1986)
  133. Yannouleas C et al. Phys. Rev. Lett. 63 255 (1989)
  134. Brack M Phys. Rev. B 39 3533 (1989)
  135. Nishioka H, Hansen K, Mottelson B R Phys. Rev. B 42 9377 (1990)
  136. Bertsch G Comput. Phys. Commun. 60 247 (1990)
  137. Genzken O, Brack M Phys. Rev. Lett. 67 3286 (1991)
  138. Martin T P et al. Chem. Phys. Lett. 172 209 (1990)
  139. Martin T P et al. Chem. Phys. Lett. 186 53 (1991)
  140. Herzfeld K F Phys. Rev. 29 701 (1927)
  141. Mott N F Metal-Insulator Transitions (London: Taylor ∓ Francis, 1974)
  142. Edwards P P, Sienko M J Int. Rev. Phys. Chem. 3 83 (1983)
  143. Pauling L J. Solid State Chem. 54 297 (1984)
  144. Mott N F Metal-Insulator Transitions 2nd ed. (London: Taylor ∓ Francis, 1990)
  145. Ashcroft N W J. Non-Cryst. Solids 156 621 (1993)
  146. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Электродинамика сплошных сред (М.: Наука, 1982); Landau L D, Lifshitz E M Electrodynamics of Continuous Media (Oxford: Pergamon Press, 1984)
  147. de Heer W, Milani P, Chtelain A Phys. Rev. Lett. 63 2834 (1989)
  148. Hubbard J Proc. R. Soc. London A 276 238 (1963)
  149. Hubbard J Proc. R. Soc. London A 277 237 (1964)
  150. Hubbard J Proc. R. Soc. London A 281 401 (1964)
  151. Busani R, Folkers M, Cheshnovsky O Phys. Rev. Lett. 81 3836 (1998)
  152. Cheshnovsky O et al. Chem. Phys. Lett. 138 119 (1987)
  153. Gupta R P Phys. Rev. B 23 6265 (1981)
  154. Tománek D, Mukherjee S, Bennemann K H Phys. Rev. B 28 665 (1983)
  155. Sawada S, Sugano S Z. Phys. D 14 247 (1989)
  156. Friedel in Electrons Vol. 1 Physics of Metals (Ed. J M Ziman) (New York: Pergamon Press, 1969)
  157. Chadi D J Phys. Rev. B 19 2074 (1979)
  158. Sutton A P et al. J. Phys. C 21 35 (1988)
  159. Cleri F, Rosato V Phys. Rev. B 48 22 (1993)
  160. Koskinen P New J. Phys. 8 9 (2006)
  161. Daw M S, Baskes M I Phys. Rev. Lett. 50 1285 (1983)
  162. Daw M S, Baskes M I Phys. Rev. B 29 6443 (1984)
  163. Payne M C et al. Rev. Mod. Phys. 64 1045 (1992)
  164. Perdew J P et al. Phys. Rev. B 46 6671 (1992)
  165. Baletto F, Ferrando R Rev. Mod. Phys. 77 371 (2005)
  166. Steinhardt P J, Nelson D R, Ronchetti M Phys. Rev. B 28 784 (1983)
  167. Quirke N Mol. Simul. 1 249 (1988)
  168. Chushak Y, Bartell L S J. Phys. Chem. A 104 9328 (2000)
  169. Chushak Y G, Bartell L S J. Phys. Chem. B 105 11605 (2001)
  170. Wang Y, Teitel S, Dellago C J. Chem. Phys. 122 214722 (2005)
  171. Faraday M Philos. Trans. 147 152 (1857)
  172. Zsigmondy R Lieb. Ann. Chem. 301 30 (1898)
  173. Steubing W Ann. Physik 24 1 (1907); Steubing W Ann. Physik 26 329 (1908)
  174. Weitz D A, Oliveria M Phys. Rev. Lett. 52 1433 (1984)
  175. Weitz D A et al. Phys. Rev. Lett. 53 1657 (1984)
  176. Weitz D A et al. Phys. Rev. Lett. 54 1416 (1985)
  177. Keefer K D, Schaefer D W Phys. Rev. Lett. 56 2376 (1986)
  178. Wilcoxon J P, Martin J E, Schaefer D W Phys. Rev. A 39 2675 (1989)
  179. Weiser H B Colloid Chemistry (New York: J. Wiley, 1939)
  180. Zheng J, Chen Z, Liu Z Langmuir 16 9673 (2000)
  181. Bell A T Science 299 1688 (2003)
  182. Xiao Y et al. Science 299 1877 (2003)
  183. Xiao L et al. J. Chem. Phys. 124 114309 (2006)
  184. Koskinen P et al. Phys. Rev. Lett. 98 015701 (2007)
  185. Gu X et al. Phys. Rev. B 70 205401 (2004)
  186. Fa W, Dong J J. Chem. Phys. 124 114310 (2006)
  187. Krückeberg S et al. Eur. Phys. J. D 9 169 (1999)
  188. Herlert A et al. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 106 179 (2000)
  189. Häkkinen H et al. Phys. Rev. Lett. 93 093401 (2004)
  190. Alamanova D, Grygoryan V G, Springborg M Z. Phys. Chem. 220 811 (2006)
  191. Komoda T Jpn. J. Appl. Phys. 7 27 (1968)
  192. Buffat P-A et al. Faraday Discuss. 92 173 (1991)
  193. Marks L D Rep. Prog. Phys. 57 603 (1994)
  194. Ascencio J A et al. Surf. Sci. 396 349 (1998)
  195. Ascencio J A, Pérez M, José-Yacamán M Surf. Sci. 447 73 (2000)
  196. Koga K, Sugawara K Surf. Sci. 529 23 (2003)
  197. Koga K, Ikeshoji T, Sugawara K Phys. Rev. Lett. 92 115507 (2004)
  198. Cleveland C L et al. Phys. Rev. Lett. 79 1873 (1997)
  199. Baletto F et al. J. Chem. Phys. 116 3856 (2002)
  200. Nam H-S et al. Phys. Rev. Lett. 89 275502 (2002)
  201. Ercolessi F, Andreoni W, Tosatti E Phys. Rev. Lett. 66 911 (1991)
  202. Cleveland C L, Luedtke W D, Landman U Phys. Rev. B 60 5065 (1999)
  203. Cleveland C L, Luedtke W D, Landman U Phys. Rev. Lett. 81 2036 (1998)
  204. Fielicke A et al. Phys. Rev. Lett. 93 023401 (2004)
  205. Fielicke A, von Helden G, Meijer G Eur. Phys. J. D 34 83 (2005)
  206. Gruene P et al. Science 321 674 (2008)
  207. Smalley R E Laser Chem. 2 167 (1983)
  208. Hopkins J B et al. J. Chem. Phys. 78 1627 (1983)
  209. Liu Y et al. J. Chem. Phys. 85 7434 (1986)
  210. von Helden G et al. J. Chem. Phys. 95 3835 (1991)
  211. Jarrold M F, Constant V A Phys. Rev. Lett. 67 2994 (1991)
  212. Jarrold M F, Bower J E J. Chem. Phys. 96 9180 (1992)
  213. Jarrold M F, Bower J E J. Chem. Phys. 98 2399 (1993)
  214. Hunter J M et al. Phys. Rev. Lett. 73 2063 (1994)
  215. Shvartsburg A A, Jarrold M F Phys. Rev. A 60 1235 (1999)
  216. Shvartsburg A A, Jarrold M F Phys. Rev. Lett. 85 2530 (2000)
  217. Schmidt M, Haberland H C.R. Physique 3 327 (2002)
  218. Joshi K, Kanhere D G, Blundell S A Phys. Rev. B 67 235413 (2003)
  219. Breaux G A et al. Phys. Rev. Lett. 91 215508 (2003)
  220. Chasko S et al. Phys. Rev. Lett. 92 135506 (2004)
  221. Joshi K, Krishnamurty S, Kanhere D G Phys. Rev. Lett. 96 135703 (2006)
  222. Judai K et al. Int. J. Mass Spectrom. 229 99 (2003)
  223. Judai K et al. J. Am. Chem. Soc. 126 2732 (2004)
  224. Moseler M, Häkkinen H, Landman U Phys. Rev. Lett. 89 176103 (2002)
  225. Rainer D R et al. J. Catal. 167 234 (1997)
  226. Piccolo L, Henry C R Appl. Surf. Sci. 162-163 670 (2000)
  227. Piccolo L, Henry C R J. Mol. Catal. A 167 181 (2001)
  228. Herzing A A et al. Science 321 1331 (2008)
  229. Tian N et al. Science 316 732 (2007)
  230. Zhang J et al. Science 315 220 (2007)
  231. Winther-Jensen B et al. Science 321 671 (2008)

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение