Нанокластеры: свойства и процессы

Представлен обзор современного состояния ряда аспектов физики кластеров и процессов с их участием, которые разрабатывались в ОИВТ РАН. Наряду с общими свойствами кластера, позволяющими рассматривать его как самостоятельный физический объект, исследованы фазовые переходы в диэлектрических и металлических кластерах, которые происходят в результате конфигурационного перехода в кластере. Показано, что сосуществование фаз в кластере вблизи температуры плавления приводит к различиям в характере фазовых переходов для кластеров и макроскопических систем. В частности, для макроскопических систем область сосуществования фаз практически бесконечно мала, что приводит к малому изменению скачка энтропии в этой области, в то же время для кластера характерно значительное изменение скачка энтропии в области сосуществования фаз. Далее, теплоемкость кластера может стать отрицательной вблизи температуры плавления при адиабатических условиях изменения возбуждения кластера. В рамках модели пустот для жидкого состояния кластера проанализировано его стеклоподобное состояние, а также характер роста зародыша новой фазы внутри старой в результате переноса пустот. Представлены методы генерации пучков металлических кластеров. Рассмотрены процессы при напылении кластеров на поверхность. Дано современное состояние нанокатализа, обеспечивающего ускорение химического процесса в результате прилипания реагирующих молекул к поверхности кластера.