Зависимость поверхностной энергии от температуры и давления для макро- и нанокристалла

На основе RP-модели нанокристалла, разработан аналитический метод расчета удельной поверхностной энергии $(\sigma)$, изохорной и изобарной производных функции $\sigma$ по температуре, и изотермических производных функции $\sigma$ по давлению и по плотности. Показано, что метод применим как для макро-, так и для нанокристалла с заданным числом атомов и с определенной формой поверхности. Для реализации этого метода параметры парного межатомного потенциала Ми–Леннард-Джонса были определены самосогласованным способом на основе термоупругих свойств кристалла. Метод был апробирован на макрокристаллах 15 однокомпонентных веществ: для 8 ГЦК-кристаллов (Cu, Ag, Au, Al, Ni, Rh, Pd, Pt) и для 7 ОЦК-кристаллов (Fe, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W). Расчеты были сделаны при различных температурах и показали хорошее согласие с экспериментальными данными. На примере ГЦК-Rh изучено изменение поверхностных свойств при уменьшении размера нанокристалла вдоль изотерм 10, 300, 2000 K. Показано, что при высоких давлениях и низких температурах имеется область, где функция $\sigma$ возрастает при изоморфо-изотермо-изобарическом уменьшении размера нанокристалла. С ростом температуры эта область исчезает.