Поверхнева дифузія і фазові переходи в адсорбованих плівках міді на грані (112) вольфраму
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe67.8.619Ключові слова:
метали, монокристали, поверхнева дифузiя, адсорбцiя, парорiдинна рiвновага, двовимiрна система, термодинамiчна подiбнiстьАнотація
Вперше у широкому температурному дiапазонi виконано експериментальне дослiдження парорiдинної рiвноваги у двовимiрнiй (2D) адсорбованiй плiвцi Сu на гранi (112)W. Визначено критичнi характеристики. Встановлено область спiвiснування фаз. Показано, що особливостi фазового переходу “рiдина–газ” у 2D Cu–(112)W є аналогiчними переходам у тривимiрних (3D) системах Rb i Cs. Обговорено причини термодинамiчної подiбностi 2D i 3D металiчних систем. Запропоновано аналiтичнi вирази для апроксимацiї експериментальних даних. Вони визначають межi iснування парорiдинної рiвноваги та дозволяють з високою точнiстю здiйснювати екстраполяцiю в областi критичної та потрiйної точок. Координати точок на рiдиннiй i газовiй вiтках бiнодалей було визначено на основi аналiзу дифузiйно сформованих концентрацiйних профiлiв.
Посилання
S. Jungst, B. Knuth, F. Hensel. Observation of singular diameters in the coexistence curves of metals. Phys. Rev. Lett. 55, 2160 (1985).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.55.2160
F. Hensel, G.F. Hohl, D. Schaumloffel, W.C. Piligrim. Empirical regularities in the behaviour of the critical constants of fluid alkali metals.Zeitschrift fur Physikalische Chemie 214, 823 (2000).
https://doi.org/10.1524/zpch.2000.214.6.823
A. Schmon, K. Aziz, G. Pottlacher. Density determination of liquid metals by means of container less techniques. Metallurgical and Materials Transactions A 46, 2674 (2015).
https://doi.org/10.1007/s11661-015-2844-1
A.A. Likal'ter. Critical points of the condensation in Coulomb systems. Usp. Fiz. Nauk 170, 831 (2000).
https://doi.org/10.3367/UFNr.0170.200008b.0831
L.K. Alexander, A.L. Khomkin, A.S. Shumikhin. The thermodynamics and transport properties of transition metals in critical point. High Temp. - High Pres. 46, 367 (2017).
D.Yu. Ivanov. Critical Behavior of Nonidealized Systems (Fiznatlit, 2003) [ISBN: 5-9221-0319-9].
L.A. Bulavin, V.L. Kulinskii, N.P. Malomuzh. Singularity of binodal diameter in entropy-temperature terms for atomic and molecular liquids. Ukr. J. Phys. 55, 1282 (2010).
Y.C. Kim, M.E. Fisher. Singular coexistence-curve diameters: Experiments and simulations. Chem. Phys. Lett. 414, 185 (2005).
https://doi.org/10.1016/j.cplett.2005.07.105
J. Wang, M.A. Anisimov. Nature of vapor-liquid asymmetry in fluid criticality. Phys. Rev. E 75, 051107 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.75.051107
F. Hensel. The Metal-nonmetal transition in fluid mercury: Landau-Zeldovich revisited. Metal-to-Nonmetal Transitions 132, 23 (2010).
https://doi.org/10.1007/978-3-642-03953-9_2
A.L. Khomkin, A.S. Shumikhin. Critical points of metal vapors. JETP 121, 521 (2015).
https://doi.org/10.1134/S1063776115090162
F. Hensel, J. Jortner. The role of clustering in the liquidvapor transition of mercury. Z. Phys. Chem. 228, 329 (2014).
https://doi.org/10.1515/zpch-2014-0515
I.N. Yakovkin. Metallicity of atomic wires. Appl. Surf. Sci. 252, 6127 (2006).
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.05.016
S. Reif-Acherman. The history of the rectilinear diameter law. Quim. Nova 33, 2003 (2010).
https://doi.org/10.1590/S0100-40422010000900033
S.M. Walas. Phase Equilibria in Chemical Engineering (Univ. of Kansas, 1985) [ISBN: 5-03-001106-4].
C. Guder, W. Wagner. Reference equation of state for the thermodynamic properties of Sulfur Hexafluoride (SF6) for temperatures from the melting line to 625 K and pressures up to 150 MPa. J. Phys. Chem. Ref. Data 38, 33 (2010).
https://doi.org/10.1063/1.3037344
V.N. Ryzhov, E.E. Tareyeva, Yu.D. Fomin, E.N. Tsiok. Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition and twodimensional melting. Physics-Uspekhi 60, 9 (2017).
https://doi.org/10.3367/UFNe.2017.06.038161
G.A. Martynov. The functional theory of fluids. Teplofiz. Vysok. Temper. 56, 353 (2018).
https://doi.org/10.1134/S0018151X18030148
K. Maruyama, H. Endo, H. Hoshino, F. Hensel. Void structure and intermediate-range fluctuations in the metalnonmetal transition range in expanded liquid Hg. Phys. Rev. B 80, 014201 (2009).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.014201
P. Debye, H. Menke. Bestimmung der inneren struktur von ussigkeiten mit rontgenstrahlen. Physikal. Zeits 31, 797 (1930).
E.L. Meyer, W. Ramm. Die struktur der rayleigh-strahlung. Physikalische Zeitschrift 33, 270 (1932).
A.G. Naumovets. Adsorption of alkali and other electropositive metals. Surface and Interface Science 5, 157 (2016).
https://doi.org/10.1002/9783527680573.ch34
O.M. Braun, V.K. Medvedev. The interaction of particles adsorbed on the surface of metals. Usp. Fiz. Nauk 157, 631 (1989).
https://doi.org/10.3367/UFNr.0157.198904c.0631
A. Fedorus, D. Kolthoff, V. Koval, I. Lyuksyutov, A. Naumovets, H. Pfnur. Phase transitions in the adsorption system Li/Mo(112). Phys. Rev. B 62, 2852 (2000).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.2852
A.G. Naumovets, Yu.S. Vedula. Surface diffusion of adsorbates. Surf. Sci. Rep. 4, 365 (1985).
https://doi.org/10.1016/0167-5729(85)90007-X
D.P. Woodruff, T.A. Delchar. Modern Techniques of Surface Science (Cambridge Univ. Press,1994) [ISBN: 5-03-001129-3].
https://doi.org/10.1017/CBO9780511623172
M. Inui, D. Ishikawa, K. Matsuda, K. Tamura, A.Q.R. Baron. Experimental techniques of high-resolution inelastic X-ray scattering measurements for supercritical metallic fluids at high temperature and high pressure using synchrotron radiation at SPring-8. Conden. Mat. Phys. 53, 83 (2008).
https://doi.org/10.5488/CMP.11.1.83
Y. Waseda. The Structure of Non-Crystalline Materials: Liquids and Amorphous Solids (McGrawпїЅHill, 1980) [ISBN: 9780070684263, 007068426X].
M.W. Pestak, R.E. Goldstein, M.H.W. Chan, J.R. de Bruyn, D.A Balzarini, N.W. Ashcroft. Three - body interactions, scaling variables, and singular diameters ln the coexistencecurves of fluids. Phys. Rev. B 36, 599 (1987).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.36.599
J. Sliwinski, M. Wiejak, J. Kolaczkiewicz, I.N. Yakovkin. Indirect interaction in Ag and Pd adsorbed layers on the Mo(112) surface. Appl. Surf. Sci. 265, 615 (2012).
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.11.060
J. Kolaczkiewicz, E. Bauer. Temperature dependence of the work function of adsorbate covered metal surfaces: a new method for the study of two-dimensional phase transitions. Phys. Rev. Lett. 53, 485 (1984).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.53.485
E. Bauer. Phase transitions in metals on metals. Appl. Surf. Sci. 51, 71 (1990).
https://doi.org/10.1007/BF00324268
A.T. Loburets, N.B. Senenko, A.G. Naumovets, Yu.S. Vedula. Surface diffusion of strontium on the molybdenum (112) plane. Phys. Low-Dim. Struct. 10/11, 49 (1995).
A.T. Loburets. Surface diffusion and phase transitions in copper overlayers on the (112) surfaces of molybdenum and tungsten. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2, 47 (1999).
A.T. Loburets. An experimental technique for recording adsorbate surface concentration profiles based on local measurements of the contact potential. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 21, 43 (1999).
S.A. Zaika, A.T. Loburets, A.G. Naumovets. The Proceedings of 1-st International conference 'Nanomaterials: Applications and Properties (NAP-2011)' (Sumy State University, 2011).
I.F. Lyuksyutov, A.G. Naumovets, V.L. Pokrovsky, TwoDimensional Crystals (Academic Press, 1980) [ISBN: 0124605907].
Yu.S. Vedula, A.T. Laburets, I.F. Lyuksyutov, A.G. Naumovets, V.V. Poplavskii. Surface diffusion and interaction of adsorbed particles of electropositive elements on refractory metals. Kinet. Kataliz 31, 315 (1990).
O.M. Braun, Y.S. Kivshar. The Frenkel-Kontorova Model. Concepts, Methods, and Applications (Springer, 2004) [ISBN: 3540407715].
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
