О комплексиях в твердых растворах инертных газов

• Published in: Физика низких температур
• Date: 2005
• Main Author: Карасевский, А.И.
• Format: Article
• Language: Russian
• Published: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2005
• Subjects: Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/121733
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: О комплексиях в твердых растворах инертных газов / А.И. Карасевский // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 12. — С. 1323-1327. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Показана возможность образования в слабых твердых растворах инертных газов, состоящих
 из двух сортов атомов с существенно различными радиусами, комплексий — равновесных
 нанокластеров из примесных атомов, термодинамическая устойчивость которых обусловлена
 релаксацией избыточной упругой энергии при объединении примесных атомов в кластер. Комплексии
 могут быть двух типов — вакансионные (ВК) и кластерные (КК). В случае ВК примесные
 атомы связываются в первой координационной сфере вакансии. При этом ВК являются
 отдельными образованиями и их равновесная концентрация может значительно превышать
 концентрацию изолированных вакансий. В случае КК образуются кластеры из n атомов примеси,
 объем которых близок к объему, занимаемому n + 1 (при объединении n атомов меньшего
 радиуса) или n - 1 (при объединении n атомов большего радиуса) атомами матрицы. Рассмотрение
 проведено на примере слабого раствора ⁴He в ³He, у которого вследствие различия масс
 ³He и ⁴He различаются эффективные радиусы атомов в кристалле, что приводит к возникновению
 упругих напряжений вокруг примеси ⁴He в кристалле. Показано можливість утворення у слабких твердих розчинах iнертних газiв, що складаються
 з двох сортiв атомiв з суттєво рiзними радiусами, комплексій — рівноважних нанокластерів
 із домішкових атомів, термодинамiчна стабiльнiсть яких обумовлена релаксацiею надлишкової
 пружної енергії при об’єднаннi домiшкових атомiв у кластер. Комплексії можуть бути двох
 типів – вакансійні (ВК) та кластерні (КК). У випадку ВК домішкові атоми зв’язуються в
 першій координаційній сфері вакансії. При цьому ВК є окремими утвореннями і їх рівноважна
 концентрація може значно перевищувати концентрацію ізольованих вакансій. У випадку КК
 утворюються кластери з n домішкових атомів, об’ем яких наближається до об’ему, який займають
 n + 1 (при об’єднанні n атомів меншого радіуса) або n - 1 (при об’єднанні n атомів більшого
 радіуса) атомами матриці. Розгляд проведено на прикладі слабкого розчину ⁴He в ³He, у якого
 внаслідок різниці мас ³He та ⁴He різняться ефективні радіуси атомів у кристалі, що призводить
 до виникнення пружних натягів навколо домішку ⁴He в кристалі. It is shown that in dilute rare-gas solid solution
 consisting of two types of atoms of essentially
 different radii there exists a possibility
 of forming complexes that are thermodynamic
 equilibrium nanoclusters of impurities atoms.
 The thermodynamic equilibrium of the complexes
 is caused by the relaxation of the excess
 elastic energy of the impurity atoms which is released
 when the atoms form a cluster. It is found
 that the complexes of two types can be formed
 in the solution: vacancy complexes (VC) and
 cluster complexes (CC). In the case of VC the
 impurity atoms are bounded in the first coordination
 sphere of a vacancy. The VCs are individual
 formations, and their equilibrium concentration
 may far exceed the concentration of the
 isolated vacancies. In the case of CC, if a cluster
 is composed of n impurity atoms, its total volume
 is equal to the volume occupied by n + 1
 (when smaller atoms are clustered) or n - 1
 (when larger atoms are clustered) matrix atoms.
 In the present study we consider, as an example,
 the formation of the complexes in ⁴He –³He solid
 solutions. Due to the difference in masses of ³He
 and ⁴He atoms, their effective radii in the crystal
 are also different, resulting in elastic strains
 around the impurity atoms.