Ommaviy materiallarda o'z-o'zini tashkil qilish

|
Ommaviy materiallarda o'z-o'zini tashkil qilish
|
bet | 43/51 | Sana | 19.12.2023 | Hajmi | 2,83 Mb. | | #123700 |
Bog'liq 2017-2422 Tayyor5.2.Ommaviy materiallarda o'z-o'zini tashkil qilish
O'z-o'zini tashkil etish jarayoni tartibsiz harakatdan, tartibsiz holatdan yangi, tartibli holatga o'tishni anglatadi. O'z-o'zini tashkil qilish ochiq tizimlarning umumiy mulkidir.
O'z-o'zini tashkil qilish deganda qattiq jismdagi o'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning ma'lum bir tartibli joylashishiga olib keladigan jarayon tushuniladi. Bu jarayon natijasida yangi holatda berilgan atom tizimining potentsial energiyasi minimal qiymatni oladi. Qattiq jismning hajmi va yuzasida o'z-o'zidan o'z-o'zini yig'ish kvant simlari va kvant nuqtalarini yaratish uchun samarali nanotexnologik jarayondir.
O'z-o'zini tartibga soluvchi jarayonlarning harakatlantiruvchi kuchi atom tizimining minimal potentsial energiyasiga mos keladigan konfiguratsiyani olishga urinishdir. Qattiq jismlarda bu jarayonlardan eng muhimi va eng ko‘p qo‘llaniladigani o‘z-o‘zidan kristallanish jarayonidir. Moddaning kristall holati uning amorf holatiga qaraganda barqarorroqdir. Shuning uchun har qanday amorf faza kristallanishga moyil bo'ladi. Bu jarayonning qonunlari ikkalasi ham
u sodir bo'lgan muhitning individual fizik-kimyoviy xususiyatlari, shuningdek, atrof-muhit joylashuvining tashqi omillari bilan belgilanadi. Atrof-muhitning asosiy xarakteristikasi haroratdir.
Kristal yadrolarning shakllanishi tizimning energiyasini oshiradi
Δ g= gam– gkr
Bu yerda, kamayadi gam və gkr–– amorf va kristall fazalarning birlik hajmdagi energiyalari. O'sib borayotgan yadrolarning sirt energiyasining ortib borishi hajm energiyasining bu pasayishiga to'sqinlik qiladi. Radius r va xususiy sirt energiyasi σ* yadrolarning shakllanishi tizimning umumiy erkin energiyasidir
ΔG=4πr2σ*–(4πr3/3)Δg
o‘zgarishga olib keladi. Yadrolarning radiusi (o'lchami) o'zgarishi bilan erkin energiya monoton bo'lmagan holda o'zgaradi (5.3-rasm).
5.3-rasm. Erkin energiyaning kristall yadrolarining radiusiga qarab o'zgarishi
Yadrolarning sirtini shakllantirish tizimda ma'lum miqdordagi ishlarni talab qiladi. Boshqa tomondan, yadrolar hajmida kristalli faza hosil bo'lishi tizimning energiyasini kamaytiradi. kritik radiusi rkr bo'lgan klasterlar (atomlar guruhlari) uchun erkin energiya
jinning o'zgarishi maksimaldir. Olingan atomlar (klasterlar) guruhining kritik radiusi. rkr=2σ/Δg sifatida belgilanadi O'lchamlari kritik qiymatdan kattaroq yoki kichikroq bo'lgan klasterlarning shakllanishi vaqtida energiyaning o'zgarishi kamroq bo'ladi va bunday sharoitda tizim beqaror bo'ladi. Issiqlik va strukturaviy tebranishlar natijasida hosil bo'lgan va o'lchamlari kritik qiymatdan farq qiladigan klasterlar darhol parchalanadi. Kritik o'lchamdagi yadrolar ularning keyingi o'sishi uchun qulay energiya sharoitlariga ega.
Kristallitlardan iborat Vn yadro konsentratsiyasining hosil bo'lish tezligi yoshga va o'sish sur'atlariga mutanosib:
νn ~ exp(–ΔGkr/kBT)exp(–Ea/kBT).
Bu yerga ΔGkr–- kritik o'lchamdagi yadrolar hosil bo'lganda erkin energiyaning o'zgarishi kB–Bolsman doimiysi, T - mutlaq harorat. exp(–Ea/kBT) chegara - yadrolarning hosil bo'lishi va o'sishiga atomlarning tarqalishining qo'shilishi. O, Ea faollashtirish energiyasi bilan tavsiflanadi ΔGkrmiqdori T2ilə chunki yadrolanish tezligi haroratga teskari proportsionaldir exp(–1/T3) qandayligiga bog'liq
Har bir o'ziga xos kristall faza kichik harorat oralig'ida hosil bo'lishi aniq. Bu intervaldan past haroratlarda hech narsa sodir bo'lmaydi, yuqori haroratlarda esa yadrolarning hosil bo'lish va parchalanish reaktsiyalari shunday yuqori tezlikda sodir bo'ladiki, hatto kritik o'lchamdagi yadrolar ham hosil bo'lmaydi.
Spontan kristallanish litografiya usullaridan foydalanmasdan kvant nuqtalarini o'z ichiga olgan tuzilmalarni yaratish uchun keng qo'llaniladi. Ushbu usul yordamida organik va noorganik materiallarda nanokristallar hosil bo'ladi
|
| |