Структурная самоорганизация в суперионных кристаллах

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12-4/2016 ISSN 2410-6070

температур в области до слияния подтверждает возможность существенного улучшения соотношения сигнал/шум в области плазмы до слияния струй и повышения таким образом пределов чувствительности анализа до отмеченных выше результатов.

Дальнейшее повышение пределов чувствительности на основе выбора оптимальной зоны потока плазмы для повышения чувствительности АЭСА не представилось возможным, как видится, вследствие необходимости организации и проведения технически сложных экспериментов по исследованию эффективности ввода пробы в другие плазменные области, например в электродных струй или основного потока.

В проведенных экспериментах за низший предел применяемой высокочувствительной методики была взята величина 5 10-7 %, составляющая кларк золота в интрузивных породах Кыргызстана. Поэтому задача увеличения чувствительности до пределов (порядка 0.1 г/т и выше), необходимых для анализа россыпных месторождений, малых содержаний золота в отвалах и хвостах, а также ореолах рассеяния может быть решена на основе применения для предлагаемой схемы сцинтилляционного атомно-эмиссионного анализа (САЭА).

Список использованной литературы:

1. Зильберштейн, Х.И. Спектральный анализ чистых веществ [Текст] / Х.И. Зильберштейн. - Л.: Химия, 1971. - 416 с.

2. Рыскул кызы Гульзат. Определение содержания золота в низкотемпературной плазме ДГП-50М методом атомно-эмиссионной спектрометрии [Текст] / Гульзат Рыскул кызы, Г.Ж. Доржуева, Н.Ж. Жеенбаев // Вестник КазНУ им. Аль Фараби. Серия физическая. г. Алма-Ата, Казахстан. - 2015. - №3, - С.42-45.

3. Жеенбаев, Н.Ж. О возможности определения содержания золота в низкотемпературной плазме методами атомно-эмиссионной спектрометрии [Текст] / Н.Ж. Жеенбаев, Э.Г. Силькис // Известия НАН КР. - 2013. -№3. - С. 17-21.

4. Самсонов, М.А. Исследование струи аргоновой плазмы [Текст]: дис. канд. физ.-мат.наук: шифр: 01.04.14 / М.А. Самсонов. - Фрунзе, 1974. - 161 с.

5. Чылымов, А. Исследование потока плазмы двухструйного плазматрона [Текст] / А. Чылымов, Ж.Ж. Жеенбаев. - Ф.: Илим, Препринт, 1985. - 36 с.

6. Заякина, С.Б. Сравнение распределений температуры возбуждения и интенсивностей аналитических линий благородных металлов в двухструйных дуговых плазматронах, применяемых в атомно-эмиссионном анализе [Текст] / С.Б. Заякина, Г.Н. Аношин // Химия высоких энергий. - 2007. - Т.41. - №4. - С.319-324.

7. Жеенбаев, Н.Ж. Определение температурного режима дуговых генераторов плазмы для решения экологических задач [Текст] / Н.Ж. Жеенбаев // Известия ВУЗов. - 2014. - №3. - С.35-38.

© Рыскул кызы Гульзат, Жеенбаев Н.Ж., Нурсеитова А.М., 2016

УДК 548.736

В.И. Снежков, д. ф.-м. н., профессор Е.Б. Русакова, к. ф.-м. н., доцент А.М. Можаев, к. ф.-м. н., доцент Донской государственный технический университет г.Ростов-на-Дону, Российская Федерация

СТРУКТУРНАЯ САМООРГАНИЗАЦИЯ В СУПЕРИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ

Аннотация

Суперионная проводимость в Agi, описываемая на теоретико-групповом языке волн плотности вероятности как реконструктивный фазовый переход, рассматривается как процесс самоорганизации диссипативной структуры.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12-4/2016 ISSN 2410-6070_

Ключевые слова

Суперионики, фазовый переход, синергетика, самоорганизация.

Синергетика предполагает изучение эффектов самоорганизации в системах при наличии потока энергии от внешнего источника. Важнейшим отличием самоорганизованных структур от статичного порядка является присущие им коллективные эффекты.

При сильном воздействии на твердое тело проявляются закономерности, общие для неравновесной термодинамики. Из пространственно однородного состояния организовывается пространственная или временная структура. Возникновение структур происходит из флуктуаций и носит пороговый характер, выявляя неустойчивость фазы [1, с.39].

При анализе электропроводности твердого кристаллического соединения серебра с йодом (йодит серебра) обнаруживается отличие температурных зависимостей удельных ионных проводимостей у твердых солей Agi, AgCl и AgBr. Если для последних двух соединений наблюдается линейное изменение удельной проводимости, то у йодистого серебра при температуре 147 оС четко выражено скачкообразное ее увеличение в несколько тысяч раз. Кристалл переходит из низкотемпературной ß-фазы в высокотемпературную а-фазу, которая сохраняется до температуры плавления 555 оС. При плавлении йодистого серебра проводимость расплава меньше, чем проводимость твердого кристалла, находящегося в а-фазе. Это необычное состояние вещества, в котором некоторые атомы имеют подвижность как в жидкости, а другие сохраняют свое регулярное расположение в кристалле, получило название суперионной проводимости, а вещества, обладающие такими свойствами - суперионики.

Опыты показывают, что кристаллы йодистого серебра при понижении температуры претерпевают реконструтивный фазовый переход, при котором его кристаллическая сингония изменяется от кубической (а-фаза,симметрия 0%) до гексагональной (структура hP4, симметрия С^ [2, с.16.]. Нами разработана общая теория реконструктивных фазовых переходов и сделаны выводы о механизме a-ß перехода в Agi и CuBr, которые строго следуют из симметрии [3,с.2086-2098]. Предполагается, что реконструкция структуры Agi обусловлена упорядочением катионов, частично заполняющих правильную систему точек (ПСТ) в a-фазе. Аналогично изменение структуры и симметрии наблюдается в CuBr. Отличие в том, что если Agi в ß-фазе становится полупроводником, то в ß-фазе CuBr сохраняется до 70% суперионной проводимости a-фазы. Доказывается независимость механизма реконструкции от степени упорядочения катионов. Решетка анионов определяет структуру и симметрию a-фазы Agi и CuBr. Катионы равновероятно распределены по тетрапорам структуры А2. Структура ß-фазы представляет гексагональную плотную упаковку анионов (структура A3 (ГПУ), симметрия D^). Если половину тетрапор структуры A3 равномерно заполнить ионами металла, то получается структура ß-фазы Agi. Поэтому реконструкцию структуры Agi можно представить как фазовый переход в анионной подрешетки между структурами А2 и A3. Переход происходит за счет собственного параметра порядка, который предполагает сдвиг каждой второй кристаллографической плоскости ОЦК структуры и вынужденной деформации кубической решетки. Анализ вида допустимых симметрийных взаимодействий между соответствующими параметрами порядка показывает, что два механизма искажения a-фазы — сдвиг анионной подрешетки и упорядочение катионов — симметрийно независимы.

В реальных кристаллах абсолютно идеальные решеточные структуры фактически сформироваться не могут. Совершенный порядок нарушают разнообразные дефекты. В твердых телах энергия взаимодействия между частицами гораздо больше энергии их теплового движения, поэтому полный хаос не наступает, однако "элементы" хаоса обязательно присутствуют. С ростом температуры хаос будет увеличиваться. Результирующее коллективное силовое поле меняется в пространстве от точки к точке, создавая энергетический рельеф чередующихся потенциальных минимумов, различной величины. Глубокие минимумы соответствуют узлам решетки, в которых находятся ионы, создающие решетку, менее глубокие -междоузлия. При повышении температуры создаются точечные дефекты Френкеля, т.е. узловые ионы попадают в междоузлие, оставляя вакансию.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12-4/2016 ISSN 2410-6070_

Одной из причин возникновения суперионной проводимости считается множественное или коллективное взаимодействие всей совокупности междоузельных ионов и оставленных ими вакансий. Чем больше образуется дефектов, тем сильнее их коллективное взаимодействие. При некоторой температуре число дефектов возрастает лавинообразно. Наступает фазовый переход, возникает своебразная ионная "жидкость", которая обеспечивает высокую электропроводность.

Нейтронографическое исследование йодида серебра Agi при температуре перехода показывают непрерывное распределение плотности серебра между тетраэдрическими позициями, где атомы йода образуют ОЦК- решетку. Этот факт означает переход ионов серебра из одной позиции в другую, т.е. их делокализацию. Ионы серебра ведут себя как своебразная "жидкость". Структурное разупорядочение объясняется как множественное образование точечных дефектов, представляющих собой ионы в междоузлиях и вакансии, количество которых в миллиарды раз больше, чем в обычных кристаллах.

Сравнение ß - а- фазового перехода для двух ионных проводников Agi и CuBr позволяет сделать вывод, что движение ионов по вакантным пустотам жесткого остова не является единственным механизмом, объясняющим суперионную проводимость. Кристаллохимический анализ анализ показывает, что решетки галогенов деформируются через несколько промежуточных структур, не задерживаясь на них. При этом происходит перестройка тетраэдрических узлов и разупорядочение ионов проводимости по этим узлам. Рассмотренный переход отражает все особенности фазовых переходов в твердых электролитах: структурные изменения, обусловленные деформацией жесткого остова; структурные изменения, вызванные разупорядочением ионов проводимости; наличием суперионного перехода.

В исследованном случае наблюдаются закономерности общие для неравновесной термодинамики. Высокопроводящая а- фаза возникает как самоорганизованная структура в открытой системе, подвергающейся воздействию извне притока энергии, через границы системы. Список использованной литературы:

1. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1985. 419 с.

2. Физика суперионных проводников / Под редакцией Соломона М.Б. Рига: Знание, 1982. 315 с.

3. Гуфан Ю.М., Мощенко И.Н., Снежков В.И. Теория реконструктивных фазовых переходов в суперионных проводниках Agi и CuBr //ФТТ. 1993. Т. 35. № 8. С. 2084-2098.

© Снежков В.И. , Русакова Е.Б. , Можаев А.М. , 2016

УДК 536.25

С.В. Соловьев

Д.ф.-м.н., профессор Тихоокеанский государственный университет Г. Хабаровск, Российская Федерация

ТЕПЛООБМЕН ЭЕКТРОПРОВОДНОЙ ЖИДКОСТИ В СФЕРИЧЕСКОМ СЛОЕ В ОТСУТСТВИИ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

Аннотация

Рассмотрены результаты численного моделирования конвективного теплообмена электропроводной жидкости между изотермическими концентрическими сферами. Исследовано влияние джоулевой диссипации и числа Прандтля на теплообмен и магнитную гидродинамику жидкости.

Ключевые слова Математическое моделирование, конвективный теплообмен, магнитная гидродинамика, джоулева диссипация, сферический слой