bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
WATER VAPOR P-p-T PROPERTIES CALCULATION IN THE TEMPERATURE RANGE FROM 773 K TO 1673 K
Authors: Магомедов Рамазан Абдуллаевич , Ахмедов Энвер Нариманович 
Published: December 2022

В работе представлен расчёт изотерм уравнения состояния водяного пара в диапазоне температур от Т = 773 K до Т = 1673 K. Расчёт произведён с помощью специально разработанного программного модуля «Fract EOS». Предложен подход повышающий точность расчётов ранее описной методики. Если имеются табличные данные соотношения P-V-T (P-p-T) для нескольких температур и полученные по ним зависимости показателя производной дробного порядка ) (который является подгоночным), то можно с помощью интерполяции по температуре для нескольких значений плотности получить зависимость для температуры внутри диапазона. После чего, возможно с высокой точностью рассчитать уравнение состояния при данной температуре, для которой в литературе нет экспериментальных значений. Полученные результаты показывают хорошее согласие с экспериментальными данными. Показано, что методика подходит для расчёта изотерм в областях температур, которые не представлены в табличных справочных данных.
The paper presents the calculation of isotherms of the equation of state of water vapor in the temperature range from T = 773 K to T = 1673 K. The calculation was made using a specially developed software module “Fract EOS”. An approach that improves the accuracy of calculations of the previously described method is proposed. If there are tabular data of the P-V-T (P-p-T) ratio for several temperatures and the pressure dependences of the fractional derivative exponent (which is fitting parameter for the proposed model) obtained from them, then it is possible to obtain the dependence for any temperature within the range. After that, the equation of state can be calculated at a given temperature with high accuracy, without fitting by experimental values. The results obtained are in good agreement with experimental data. It is shown that proposed method is suitable for calculating isotherms in the temperature ranges not presented in tabulated reference data.
GENERAL PHENOMENOLOGICAL APPROACH FOR THE DESCRIPTION OF ADSORPTION AND ABSORPTION EQUILIBRIA
Authors: Твардовский Андрей Викторович 
Published: December 2022

Вплоть до настоящего времени весьма актуальной задачей является построение общей теории равновесной адсорбции. В представленной работе дан общий феноменологический подход для описания как адсорбционных, так и абсорбционных равновесий. Было показано, что при определенных допущениях полученное уравнение переходит в известные классические уравнения Генри, Лэнгмюра, Брунауэра-Эмметта-Теллера с константами, имеющими ясный физический смысл. Так, константа в уравнении Генри определяется температурой, удельной поверхностью адсорбента, размером молекул адсорбата, молярной массой адсорбата и изостерической теплотой адсорбции (энергией взаимодействия молекул адсорбата с поверхностью адсорбента). В выведенном частном уравнении Брунауэра-Эмметта-Теллера, в отличие от классического варианта, впервые указана ясная зависимость константы уравнения от конкретных физических характеристик адсорбционной системы. Она определяется концентрацией молекул адсорбата в жидкой фазе при рассматриваемой температуре, концентрацией молекул адсорбата при образовании плотного монослоя на поверхности адсорбента, энергией взаимодействия молекул адсорбата с поверхностью адсорбента и теплотой конденсации. Представленный подход может служить основой для моделирования самых различных адсорбционных и абсорбционных явлений, включая адсорбцию на микропористых адсорбентах.
Up to the present time, the construction of a general theory of the equilibrium adsorption is a very urgent task. In the present paper, a general phenomenological approach is developed to describe both adsorption and absorption equilibria. It was shown that under certain assumptions, the resulting equation transforms into the well-known classical Henry, Langmuir, Brunauer-Emmett-Teller equations with constants having a clear physical meaning. Thus, the constant in the Henry equation is determined by the temperature, the specific surface of the adsorbent, the size of the adsorbate molecules, the molar mass of the adsorbate and the isosteric heat of adsorption (the energy of interaction of the adsorbate molecules with the surface of the adsorbent). In the derived Brunauer-Emmett-Teller partial equation, in contrast to the classical version, a clear dependence of the equation constant on the specific physical characteristics of the adsorption system is indicated for the first time. It is determined by the concentration of adsorbate molecules in the liquid phase at the temperature under consideration, the concentration of adsorbate molecules during the formation of a dense monolayer on the surface of the adsorbent, the energy of interaction of adsorbate molecules with the surface of the adsorbent and the heat of condensation. The presented approach can serve as a basis for modeling a variety of adsorption and absorption phenomena, including adsorption on microporous adsorbents.
THICKNESS OF THE SURFACE LAYER OF AS-CLASS HYDROCARBONS
Authors: Юров Виктор Михайлович , Портнов Василий Сергеевич , Маусымбаева Алия Думановна 
Published: December 2022

В работе поставлена цель - это построение модели поверхностного слоя объектов (кристаллов) и выяснение роли поверхностной энергии в физических процессах, протекающих в области наноразмеров. В качестве объектов были выбраны каркасные углеводороды типа адамантана, которые имеют высокосимметричную алмазоподобную структуру. На основе эмпирической модели впервые проведено определение толщин поверхностного слоя и поверхностной энергии каркасных углеводородов. На практике это очень важно, поскольку все значимые в эксплуатации физические и химические процессы происходят через поверхностный слой. Для адамантана толщина этого слоя равна 21,6 нм, а для алмаза - 8,2 нм, то есть они представляют собой наноструктуру. Такое различие в толщине поверхностного слоя двух типов структур обуславливает их резкое отличие в их свойствах, в частности, в их поверхностной энергии, которая определяет их механические свойства. Для адамантана поверхностная энергия равна 378,7 мДж/м, а для алмаза - 9400 мДж/м. На практике исследователями установлено, что при ударно-волновом воздействии степень превращения адамантан → алмаз составляет почти 30 %. Работа адгезии для каркасных углеводородов имеет значение 400-500 мДж/м, а внутренние напряжения - 35-45 МПа, которые в поверхностном слое приводят к уменьшению адгезиционной прочности и возникновению обратного эффекта Холла-Петча.
The aim of the work is to build a model of the surface layer of objects (crystals) and to elucidate the role of surface energy in physical processes occurring in the nanoscale region. Frame hydrocarbons of the adamantane type, which have a highly symmetrical diamond-like structure, were chosen as objects. On the basis of an empirical model, the thickness of the surface layer and the surface energy of framework hydrocarbons were determined for the first time. In practice, this is very important, since all physical and chemical processes significant in operation occur through the surface layer. For adamantane, the thickness of this layer is 21.6 nm, and for diamond it is 8.2 nm, that is, they represent a nanostructure. Such a difference in the thickness of the surface layer of the two types of structures causes their sharp difference in their properties, in particular, in their surface energy, which determines their mechanical properties. For adamantane, the surface energy is 378.7 mJ/m, and for diamond it is 9400 mJ/m. In practice, researchers have found that under shock-wave action, the degree of adamantane → diamond transformation is almost 30%. The work of adhesion for frame hydrocarbons is 400-500 mJ/m, and internal stresses are 35-45 MPa, which in the surface layer lead to a decrease in adhesive strength and the inverse Hall-Petch effect.
COMPUTER QUANTUM CHEMICAL MODELING OF THE INTERACTION OF CALCIUM PHOSPHATE WITH AMINO ACIDS
Authors: Блинова Анастасия Александровна , Блинов Андрей Владимирович , Пирогов Максим Александрович , Огурков Кирилл Александрович , Маглакелидзе Давид Гурамиевич , Яковенко Андрей Антонович 
Published: December 2022

В данной работе проведено квантово-химическое моделирование процесса взаимодействия фосфата кальция с аминокислотами. В рамках квантово-химического моделирования рассчитывали полную энергию молекулярного комплекса E, разницу энергии молекулы аминокислоты и системы «фосфат кальция-аминокислота» ΔE, энергия высшей заселённой молекулярной орбитали E, энергию низшей свободной молекулярной орбитали E, химическую жёсткость системы η. В качестве стабилизатора рассматривали восемь незаменимых протеиногенных аминокислот. В результате анализа данных установлено, что все представленные взаимодействия являются энергетически выгодными ΔE > 3370 ккал/моль, а химическая жёсткость этих взаимодействий находится в диапазоне от 0,049 до 0,090 эВ. Исходя из полученных данных, наиболее стабильным и энергетически выгодным взаимодействием является система «фосфат кальция-лизин» ΔE = 3395,848 ± 0,151 ккал/моль, η = 0,085 ± 0,006 эВ. Для подтверждения полученных данных образцы исследовали методом ИК-спектроскопии. Установлено, что взаимодействие аминокислоты лизина с поверхностью частицы фосфата кальция происходит при связывании кислорода с аминогруппами в молекуле лизина.
In this work, a quantum-chemical modeling of the process of interaction of calcium phosphate with amino acids was carried out. Within the framework of the quantum chemical modeling, the total energy of the molecular complex E, the energy difference between the amino acid molecule, and the «calcium phosphate - amino acid» system ΔE, the energy of the highest occupied molecular orbital E, the energy of the lowest free molecular orbital E, and the chemical rigidity of the system η were calculated. In this work, 8 essential proteinogenic amino acids were considered as stabilizers. As a result of the data analysis, it is found that all the presented interactions are energetically favorable: ΔE > 3370 kcal/mol, and the chemical rigidity of these interactions is in the range from 0,049 to 0,090 eV. Based on the obtained data, the most stable and energetically favorable interaction is the «calcium phosphate - Lys» system (ΔE = 3395,848 ± 0,151 kcal/mol, η = 0,085 ± 0,006 eV). To confirm the data obtained, the samples were examined by IR spectroscopy. It has been established that the interaction of the amino acid lysine with the surface of a calcium phosphate particle occurs when oxygen is bound to amino groups in the lysine molecule.
COMPARATIVE MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF SYNTHESIS OF SILVER NANOPARTICLES FROM THE GAS PHASE
Authors: Васильев Сергей Александрович , Пуйтов Владимир Владимирович , Талызин Игорь Владимирович , Самсонов Владимир Михайлович 
Published: December 2022

Осуществлено сравнительное молекулярно-динамическое моделирование газофазного синтеза наночастиц Ag с использованием двух различных типов многочастичных потенциалов межатомного взаимодействия: потенциала, отвечающего методу погруженного атома, и потенциала сильной связи. Начальная температура в зависимости от эксперимента составляла от 1000 до 3000 K, далее она равномерно понижалась до 77 K, что соответствует температуре жидкого азота. Результаты, полученные с использованием альтернативных силовых полей, согласуются друг с другом, но, вместе с тем, существенно отличаются как по динамике эволюции системы, так и по полученным конечным конфигурациям наночастиц. Увеличение радиуса обрезки потенциала сильной связи значительно изменяет скорость формирования наночастиц. Однако увеличение радиуса обрезки при моделировании с использованием метода погруженного атома не влияет на эволюцию системы. Конфигурации, полученные в результате моделирования с использованием метода погруженного атома, характеризуются меньшим размером и формой, близкой к сферической, тогда как при использовании потенциала сильной связи формируются более крупные нанокристаллы, имеющие вытянутую форму.
A comparative molecular dynamics simulation of the gas-phase synthesis of Ag nanoparticles is carried out employing two different types of many-particle potentials of the interatomic interaction: a potential corresponding to the embedded atom method and the tight-binding potential. The initial temperature was varied from 1000 to 3000 K, and then it gradually decreased to 77 K, which corresponded to the temperature of liquid nitrogen. The results obtained using alternative force fields are consistent with each other, but, at the same time, they significantly differ both in the dynamics of evolution of the system and in the obtained final configurations of nanoparticles. Increasing the cutoff radius of the tight binding potential significantly changes the rate of the nanoparticle formation. However, an increase in the cutoff radius when using the embedded atom method does not affect the evolution of the system. The configurations obtained as a result of simulation using the embedded atom method are characterized by a smaller size and a shape close to spherical, while when using the tight binding potential, larger nanocrystals with an elongated shape are formed.
INFLUENCE OF GOLD ATOMS ON THE STRUCTURE OF Cu-Au NANOPARTICLES AT SIMULATION OF THE PROCESS OF GAS-PHASE SYNTHESIS
Authors: Гафнер Юрий Яковлевич , Рыжкова Дарья Антоновна 
Published: December 2022

Численным анализом на основе метода молекулярной динамики рассмотрен процесс формирования из высокотемпературной газовой среды бинарных нанокластеров Cu-Au разного целевого состава. Основное внимание было уделено изучению вопроса формирования кристаллической структуры в таких кластерах и определения ее типа. Показано, что рост процентного содержания атомов золота в первичной газовой среде существенно влияет на образование внутреннего строения имитируемых наночастиц. При относительно небольшой добавке происходит полное исчезновение кластеров с ГЦК строением с формированием наночастиц практически только с пятичастичной симметрией с подавляющим преобладанием Dh конфигурации. Если испарять оба прекурсора с равной скоростью, то рост процентного содержания в газовой смеси атомов золота приводит к тому, что кластеры CuAu часто оказываются неспособными сформировать какую-либо явно различимую кристаллическую форму, из-за чего примерно каждый четвертый кластер фиксировался в аморфном состоянии. Сделан вывод, что причиной данного явления может быть разделение атомов разного сорта, характерное для бинарных наночастиц моделируемого химического состава.
The article considers the process of formation of binary Cu-Au nanoclusters with different target composition from a high-temperature gaseous medium. The molecular dynamics method was used. The main attention was paid to studying formation of the crystal structure in such clusters and determination its type. It is shown that an increase in the percentage of gold atoms in the primary gaseous medium significantly affects the formation of the internal structure of simulated nanoparticles. With a relatively small increase in the proportion of gold atoms, there is a complete disappearance of clusters with the fcc structure. The formation of nanoparticles with, as a rule, five-particle symmetry is observed. In this case, the Dh configuration prevails. If both precursors are evaporated at the same rate, then an increase in the percentage of gold atoms in the gas mixture leads to the fact that CuAu clusters are often unable to form any clearly distinguishable crystalline form, due to which approximately every fourth cluster was fixed in the amorphous state. We concluded that the cause of this phenomenon may be the separation of atoms of different types, which is typical for binary nanoparticles of the studied chemical composition.
TEMPERATURE DEPENDENCES OF THE MOLECULAR AREA OF SURFACTANT 2D MONOLAYERS AT THE AIR/WATER INTERFACE
Authors: Карташинская Елена Сергеевна 
Published: December 2022

Рассмотрены зависимости величины площади A, приходящейся на молекулу 2D-монослоя ПАВ, в начале перехода от жидко-растянутой к жидкоконденсированной (ЖР-ЖК) фазе от температуры и длины цепи для семи классов ПАВ на межфазной поверхности вода/воздух. Для оценки A были использованы термодинамическая модель поведения дифильных монослоев с учетом неидеальности энтропии смешения, а также квантово-химический подход, позволяющий оценить термодинамические и структурные параметры ассоциатов ПАВ. Рассчитанные значения A адекватно отражают экспериментальную температурную зависимость для рассматриваемого фазового перехода: с ростом температуры площадь, приходящаяся на молекулу ПАВ фиксированной длины цепи, уменьшается, и, наоборот, с ростом длины цепи ПАВ при фиксированной температуре величина A увеличивается. Средние величины углового коэффициента зависимостей A = (T) для рассматриваемых классов ПАВ находятся в пределах 0,57-1,32 Å/°С. Оценка величины (dA/dn) показала, что наилучшее согласие расчетных и имеющихся экспериментальных данных достигнуто для насыщенных карбоновых кислот и диалкилзамещенных меламина. Полученные результаты позволяют использовать предложенный подход в прогностических целях.
The dependences of the molecular area (A) at the onset of the transition from the liquid-expanded to liquid-condensed (LE-LC) phase for 2D surfactant monolayer on the temperature and chain length are considered for seven surfactant classes at the air/water interface. A thermodynamic model of the amphiphilic monolayer behavior (taking into account the nonideality of mixing entropy) is used to evaluate A, as well as a quantum chemical approach that allows an assessment of the thermodynamic and structural parameters of surfactant associates. The calculated A values adequately reflect the experimental temperature dependence for the considered phase transition: the temperature increase leads to a decrease of the area per surfactant molecule with the fixed chain length and vice versa lengthening of the surfactant carbon chain at a fixed temperature results to the A value increase. The average values of the slope in the A = (T) dependences for the regarded surfactant classes are in the range of 0,57-1,32 Å/°C. The estimation of the (dA/dn) value shows that the best agreement of the calculated and available experimental data is achieved for saturated carboxylic acids and dialkyl-substituted melamine. The obtained results demonstrate applicability of the proposed approach for predictive purposes.
ELECTRON-STIMULATED DESORPTION OF RUBIDIUM ATOMS ADSORBED ON THE SURFACE OF GOLD-RUBIDIUM INTERMETALLIDE
Authors: Кузнецов Юрий Александрович , Лапушкин Михаил Николаевич 
Published: December 2022

Проведен расчет плотности состояний различной толщины 2D-слоев интерметаллида RbAu. 2D-слои интерметаллида RbAu моделировались суперячейками RbAu (111) 2x2x2. Для монослойного 2D-слоя интерметаллида RbAu установлено наличие запрещенной зоны с шириной 2,70 эВ. Увеличение толщины 2D-слоев интерметаллида RbAu до трех монослоев показал уменьшение ширины запрещенной зоны до 0,8 эВ. Дальнейшее увеличение толщины 2D-слоев интерметаллида RbAu приводит к исчезновению запрещенной зоны, что указывает на переход полупроводник - металл для 2D-слоя интерметаллида RbAu толщиной четыре монослоя. Валентная зона 2D-слоя интерметаллида RbAu сформирована в основном Au 5d электронами, с незначительным вкладом Au 6s и Au 6p электронов. Зона проводимости RbAu образована в основном Au 6p электронами с незначительным вкладом электронов Rb 5s.
The calculation of the density of states of various thicknesses of the 2D-layers of the intermetallic compound RbAu has been carried out. 2D-layers of intermetallic compound RbAu are simulated by supercells RbAu (111) 2x2x2. For a monolayer 2D-layer of an intermetallic compound RbAu the presence of a bandgap with a width of 2,70 eV has been established. An increase in the thickness of the 2D-layers of the intermetallic compound RbAu to three monolayers showed a decrease in the bandgap to 0,80 eV. A further increase in the thickness of the 2D-layers of the intermetallic compound RbAu leads to the disappearance of the band gap, which indicates a semiconductor-metal transition for the 2D-layer of the intermetallic compound RbAu with a thickness of four monolayers. The valence band of the 2D-layer of the intermetallic compound RbAu is formed mainly by Au 5d electrons, with an insignificant contribution from Au 6s and Au 6p electrons. The conduction band of RbAu is formed mainly by Au 6p electrons with an insignificant contribution of electrons Rb 5s.
STRENGTH AND FUNCTIONAL CHARACTERISTICS OF HEXA AND PENTAGONAL 2D MATERIALS. HYDROGEN
Authors: Курбанова Эльмира Джумшудовна , Полухин Валерий Анатольевич 
Published: December 2022

Проведен анализ синтезированных уникальных двумерных 2D-материалов с нанослойными гексагональными и пентагональными структурами (на основе углерода, кремния, олова, двойных соединений CN, BN, PdSe и тройных - BCN, CNP, PdSSe, ZnCP. Синтез этих материалов получен химическим паровым осаждением или эпитаксией металлов на заранее приготовленные подложки. Проведен также анализ прочностных и функциональных характеристик (электронных, оптических) созданных моделей с применением теории DFT в виде тройных монослоев с обоюдосторонним нанесением водорода на поверхности монослоя P-SiC: водород/p-SiC/водород. Выявлено, что наиболее динамически стабильным из них был слой p-SiC-4H с его двухсторонней водородной адсорбцией и хорошими свойствами. В этой статье также представлены сравнительно недавно полученные гекса- и пентагональные двумерные материалы не только элементов C, Si, Ge, B, но и сплавов CuNi, TiNi и соединений BiSb, CN, BN, PdSe и др. Так что с созданными новыми уникальными материалами - синтеза сверхпрочных, термостабильных нанокомпозитов, сверхпроводящих слоистых композитов (на основе Bi, Hg и Sb) открываются перспективы развития наноэлектроники, спинтроники, компьютерной техники, а также создания портабельных тензодатчиков, датчиков давления, газовых датчиков и катализаторов диализа воды с выделением водорода и кислорода.
An analysis of synthesized unique two-dimensional 2D materials with nanolayer hexagonal and pentagonal structures (based on carbon, silicon, tin, binary compounds CN, BN, PdSe and ternary compounds - BCN, CNP, PdSSe, ZNCP) was carried out. The synthesis of these materials was performed by the chemical vapor deposition or metal epitaxy on pre-prepared substrates. The strength and functional characteristics (electronic, optical) of the created models were also analyzed using the DFT theory in the form of triple monolayers with double-sided deposition of hydrogen on the surface of the p-SiC monolayer: hydrogen/p-SiC/hydrogen. It was found that the p-SiC-4H layer with its two-sided hydrogen adsorption and good properties was the most dynamically stable. This article also presents relatively recently obtained hexa- and pentagonal two-dimensional materials not only for the elements C, Si, Ge, B, but also for CuNi, TiNi alloys and BiSb, CN, BN, PdSe, etc. compounds. So, with the new unique materials created - the synthesis of superstrong, thermostable nanocomposites, superconducting layered composites (based on Bi, Hg and Sb), prospects are opening up for the development of nanoelectronics, spintronics, computer technology, as well as the creation of portable strain gauges, pressure sensors, gas sensors and dialysis catalysts for water dialysis with the release of hydrogen and oxygen.