Основные результаты и выводы к главе 3

1. Калорические зависимости потенциальной части удельной внутренней энергии процессов плавления и кристаллизации, анализ которых позволил получить соответствующие размерные зависимости для температур плавления и кристаллизации.

2. Установлены температурные границы гистерезиса при плавлении и кристаллизации нанокластеров золота, меди, алюминия и кобальта, при этом с увеличением размера кластера ширина области гистерезиса растет и при некотором критическом размере нанокластера резко уменьшается, что, по- видимому, соответствует переходу от нанофазы к макроскопическому состоянию.

3. Получены размерные зависимости теплоемкости наночастиц золота, меди и кобальта, отмечено, что при малых размерах эта зависимость может иметь немонотонный характер.

4. C использованием распределения энергии атомов для нанокластеров золота, меди, алюминия и кобальта с различным числом частиц в зависимости от расстояния до центра инерции определены соответствующие размерные зависимости удельной избыточной поверхностной энергии. При уменьшении размеров имеется линейный участок, который может быть описан своеобразным аналогом линейной формулы Русанова для поверхностного натяжения.

5. Были получены температурные зависимости среднего значения первого координационного числа нанокластеров золота, меди, алюминия и кобальта до и после плавления, а также после последующей кристаллизации, которые также позволяют обнаружить наличие гистерезиса при фазовом переходе плавление - кристаллизация. Получена визуализация мгновенных конфигураций кластеров.

кобальта, в частности, построены гистограммы распределения числа атомов 77, содержащих возле себя Nсоседних атомов до и после плавления, а также исследована возможность сосуществования различных структур (температурные зависимости доли структур) до разрушения кристаллической решетки и ее восстановления в процессе кристаллизации.

6. Кроме того, на основе анализа температурных зависимостей удельной теплоемкости наночастиц, а также температурной зависимости среднего координационного числа нами были также уставлены температуры соответствующих фазовых переходов. Показано, что при фиксации фазового перехода по данным величинам температуры фазового перехода несколько выше для случая плавления и несколько ниже для случая кристаллизации, чем соответствующие температуры, установленные по калорическим зависимостям потенциальной энергии. Таким образом, можно говорить о некоторой температурной зоне плавления и кристаллизации, т.е. выделять температуры начала и конца плавления и соответственно начала и конца кристаллизации.

7. На основе сравнения приведенной плотности для массивной фазы и приведенной локальной плотности нанокластера установлено, что для исследуемых нанокластеров вблизи точки плавления существует область предплавления, характеризующаяся наличием поверхностного слоя - «жидкой шубы» толщиной δ.

8. В области последующей кристаллизации системы наблюдается возникновение как ГЦК структур, так и иных структур, при этом для исследованных нами систем установлена возможность формирования отдельных зон - полосовых структур, в которых представлена лишь одна определенная конфигурация атомов.

9. На примере нанокластеров алюминия, содержащих объемные (поверхностные) дефекты (вакансии), установлена степень влияния последних на термодинамические характеристики, в частности на размерную зависимость температуры плавления и удельной избыточной поверхностной энергии.