Кластер (физика) - Cluster (physics)

В физике термин кластеры обозначает маленькие многоатомные частицы. Как показывает практика, любая частица размером от 3 до 3 × 107 атомы считается кластером. Двухатомные частицы также иногда считаются кластерами.[нужна цитата ] Двухатомная частица также может быть молекулой.

Термин также может относиться к организации протонов и нейтронов внутри атомного ядра, например то альфа-частица (также известный как «α-кластер»[1]), состоящий из двух протонов и двух нейтронов (как в гелий ядро).

Обзор

Хотя первые сообщения о кластерных видах относятся к 1940-м годам,[2] кластерная наука возникла как отдельное направление исследований в 1980-х годах. Одна из целей исследования заключалась в изучении постепенного развития коллективных явлений, характеризующих твердое тело. Это, например, цвет тела, его электрическая проводимость, его способность поглощать или отражать свет и магнитные явления, такие как ферро-, ферри- или антиферромагнетизм. Это типичные коллективные явления, которые развиваются только в совокупности большого числа атомов.

Было обнаружено, что коллективные явления распадаются при очень малых размерах кластеров. Оказалось, например, что небольшие скопления ферромагнитный материалы являются суперпарамагнитными, а не ферромагнитными. Парамагнетизм не является коллективным явлением, что означает, что ферромагнетизм макросостояния не сохранился при переходе в наносостояние. Тогда был задан вопрос, например: «Сколько атомов нам нужно, чтобы получить совокупные металлические или магнитные свойства твердого тела?» Вскоре после того, как в 1980 г. были разработаны первые кластерные источники, в такие исследования было вовлечено все большее сообщество ученых, занимающихся кластерами.

Это развитие привело к открытию фуллерены в 1986 г. и углеродные нанотрубки несколькими годами позже.

В науке много известно о свойствах газ фаза; однако сравнительно мало известно о конденсированный фазы ( жидкость фаза и твердый фаза.) Изучение кластеров пытается преодолеть этот пробел в знаниях путем кластеризации атомы вместе и изучая их характеристики. Если бы достаточно атомов было сгруппировано вместе, в конечном итоге можно было бы получить жидкость или твердое тело.

Изучение атомных и молекулярных кластеров также приносит пользу развивающейся области нанотехнологии. Если новые материалы должны быть сделаны из наноразмерных частиц, таких как нанокатализаторы и квантовые компьютеры, сначала необходимо понять свойства наноразмерных частиц (кластеров).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Экстремальная α-кластеризация в 18О ядро.
  2. ^ Mattauch J .; Ewald H .; Hahn O .; Штрассманн Ф. (1943). "Hat ein Cesium-Isotop langer Halbwertszeit existiert? Ein Beitrag zur Deutung ungewöhnlicher Linien in der Massenspektrographie". Zeitschrift für Physik. 120 (7–10): 598–617. Bibcode:1943ЗФи..120..598М. Дои:10.1007 / BF01329807.

внешняя ссылка