Дано экспериментальное обоснование явлению переохлажденной жидкости
Французские физики продемонстрировали, что температура, при которой кристаллизуется жидкость, находящаяся в контакте с жёстким телом, может существенно изменяться, в случае если её атомарная структура подобна атомарной структуре поверхности жёсткого тела.
Жидкость может быть в переохлаждённом состоянии при отсутствии центров кристаллизации, к примеру, в тучах на громадной высоте, вероятно присутствие капелек чистой воды, которая не преобразовывается в лёд, не смотря на то, что температура и опускается ниже нуля (время от времени до –40oC). В простой жизни, в большинстве случаев, мы имеем воду со всевозможными примесями; атомы либо молекулы жидкости, конкретно взаимодействующие с частицами примеси, цепляются к поверхности последних и «повторяют» кристаллическое упорядочение примеси. Так появляются центры кристализации, каковые впоследствие скоро возрастают по принципу «снежного кома», в следствии чего жидкость преобразовывается в жёсткое тело при понижении температуры.
В собственных эксперментах французские физики показали противоположный эффект. Для этого они применяли золота сплава и капли кремния и поместили их на кремниевую подложку, покрытую узким слоем атомов того же золота, образующих пентагональные кластеры.
Считается, что такое размещение атомов мешает кристаллизации (и большая часть атомов жидкости упорядочивается подобным образом), и в опыте капли вправду оставались жидкими кроме того при температуре, на 300 градусов более низкой, чем температура кристализации. В то время, когда учёные поменяли структуру размещения атомов на поверхности, эффект переохлаждения был менее выражен.
>Результат можно считать первым экспериментальным подтверждением того, что пентагональные структуры содействуют переохлаждению», — говорит участник изучения Тобиас Шюлли (Tobias Schulli) из Европейского центра синхротронного излучения.
Рис. 1. Капля сплава на кремниевой подложке (иллюстрация авторов работы).
Мысль опыта появилась при наблюдении за выращиванием полупроводниковых нанопроволок: физики увидели, что при довольно низкой температуре применяемый сплав остаётся в жидком состоянии. Полученные эти возможно, так, применять для оптимизации процесса создания сложных полупроводниковых наноструктур.
Данные исследований представлены в статье:
T.U. Schulli1, R. Daudin, G. Renaud, A. Vaysset, O. Geaymond, A. Pasture Substrate-enhanced supercooling in AuSi eutectic droplets. – Nature. – 464. – P. 1174–1177 (22 April 2010) | doi:10.1038/nature08986.
Статья подготовлена Филипповым Ю.П. по данным