研究和评论:研究的生物雷竞技苹果下载学》杂志上
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ISSN: 2322 - 0066
俄罗斯联邦核中心-全俄研究所实验物理,物理研究所的爆炸,俄罗斯
收到日期:27/12/2016;接受日期:01/02/2017;发表日期:08/02/2017
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在这项工作中,我们审查的结果描述现象学方法的发展纳米对象具有较强的原子间化学键的形成和生长。假设的发展纳米结构是由他们引起的声子激发振动的相互作用,导致相互补偿的自由电子的债券(即“边界”。、表面原子相邻的对象和这些对象的整合成更大模式,紧凑的集群。集群揭示集体量子特性,即励磁的准粒子-声子。提出集群宏观钻石从纳米金刚石颗粒的生成机制成为可能描述所有可用数据在那一瞬间,关于在静态和动态合成人造钻石生产。提出了模型的生成生物nanoobjects mesoobjects给正式计算尺寸,对应于特征维度的蛋白质纳米粒子。此外,该模型提供了一个介观范围的大小,这是符合特征维度的细胞以及简单的有机体。
Mesokinetics、形成和增长、纳米对象,强大的债券,声子作用
多个科学作品致力于细化的方法使得纳米物质以及调查的行为在不同条件下合成的样品(1- - - - - -8]。纳米结构的形成的研究,发展和行为的组成部分mesophysics科学处理的物质,同时揭示经典和量子特性领域的空间规模10-9-10-7米。物质的量子特性最明显的可用性是原子间强大的债券。我们考虑两种类型的对象:1)晶体的晶格是由相同类型的原子振动频率谐振子与典型的s - 1 ~ 1012 - 1014(“原子晶体”),和2)晶体生成的大分子内部运动表现出两个振动的本质与给定的频率和旋转异构频率~ 1010 - 1011 s - 1(“分子晶体”)。为了理解集体量子特性的结构如何影响他们的典型的大小作为第一类对象,它是合理的考虑与共价晶体碳碳碳债券,即声子效应与钻石的特点是明显交换相互作用的原子。第二种类型的对象,它是合理的考虑蛋白质纳米粒子组成的氨基酸分子自后者的特点是强大的债券的碳碳、碳氮和切断类型提供高频振荡的内部运动,并通过旋转异构和低频分量spin-lattice放松(107 - 1010 s - 1)构象运动发展。
分子动力学方法和量子统计模型(7,8)应用于描述纳米结构的演变。在目前的工作我们审查结果的现象学方法的发展9)来描述纳米对象的增长强劲的原子间的键。假定纳米结构的生长是由声子作用和振动引起的的相互作用,导致相互补偿的自由电子的债券(即“边界”。,surface) atoms in adjoining objects and to consolidation of these objects into more large patterns. It should be noted that the proposed method in no way can replace the above fundamental methods of investigation of mesocosm dynamics. On the other hand it is well known that when interacting with environment, physical objects never discover their complete internal complexity potential. Hence incomplete or even phenomenological description of physical phenomena or physical objects sometimes responses better to the main point, and to the understanding of what is going on [10]。自提出(9)动力学方法提供了一个适当的描述过程的缩影,可以试着用它来考虑在介观尺度对象的增长过程。
我们审查由两部分。在第1部分中,我们描述集群机制的金刚石合成碳纳米结构。在第2部分中,我们将试图揭示集群生物纳米粒子的形成机理和mesoobjects氨基酸分子。
动力学方法
传统上,阶段从石墨转变为金刚石在高压力和高温度下被视为钻石形成的主要机制(3]。相应的观念提出了工作(11我们假设结构初始碳材料在外部行动失败成单个片段由碳原子组成的平面石墨六边形等分子苯碳骨架的类型、环烷烃,等等。这些碎片的碰撞会导致分子的形成与环己烷的碳骨架,,由于碳原子的共同取向,从本质上讲,是钻石晶体结构的种子。应该注意,在该计划下的考虑,我们不处理分子不同的碳氢化合物,但随着他们的碳骨架,即。,债券结构与自由的外部形成,例如,碳氢键的断裂和切断类型的债券。环己烷碳骨架的分子之间的碰撞导致的相互补偿的自由债券和外观小型集群的增长导致碳中构造的形成与短程水晶钻石晶格匹配的顺序。彼此的互动中构造和种子产生quasi-long-range秩序,这对应于纳米金刚石的形成。纳米金刚石的聚结负责钻石晶体的生长,,原则上,亚稳态条件下可能发生:在“零”压力和残余的温度增加。因此,在该模型中,从不同的固体碳形式的合成钻石与小型水晶类金刚石结构的形成和发展。
按照概念(11)可以相信碳的声子作用对象是至关重要的考虑过程中由于反常地钻石德拜温度高,也就是大约2000 K,与温度(T ~ 103 K)在金刚石合成。很自然的期待,当对象的外部动作的持续时间远远长于振动激发的特色旅游时间,接触的概率,激动的晶格集群连接由于相互补偿免费的“边界”(即外部债券。,表面原子高。在这种情况下,对象是联系在一起的共价键的形成,和粒子尺寸的增加。分析模型来描述这样的过程是在9]。
金刚石合成在温和环境
在温和的条件下合成,当环境温度与德拜参数相比,增长的平均大小与时间t的粒子是由下列公式推导出描述(11]:
(1)
(2)
波尔兹曼常数,是德拜参数,数量是质量,是原子质量单位,n是晶格原子的浓度。公式(1)对应于一个小流量的种子(金刚石),平均规模增长发生时由于“particle-seed”——类型交互。公式(2)对应于一个大通量的种子,当经济增长是“粒子与粒子之间的”——类型相互作用的结果。合成晶体的平均大小不依赖于初始大小的种子(束),这意味着系统“忘记”初始条件,和粒子生长的动力学符合宏观晶格。
提出了工作(11)的宏观钻石从纳米金刚石颗粒的形成机制覆盖所有可用的数据静态和动态下两个人造金刚石生产有关合成、天然钻石,可能是由于灾难形成的,如陨石的影响。在一个统一的方法(11),一个人可以尝试考虑合成钻石从不同的固体碳形式受机械载荷对应的下边界钻石稳定地区(3),防止液相的形成。
在实验分析了冲击波合成钻石从fullerites (11),时间的热浪传播shock-heated样本周围的矩阵估计等于thp ~ 10 - 2 s。可以认为,碳样品迅速冷却,和钻石阶段时间经过就熄了。估计执行的关系(1)和(2)t ~ 10 - 2 s表明,金刚石颗粒的平均尺寸等于4μm约μm,分别同时在数量级上与实验数据。
分析了静态合成钻石(11]。从公式(1),它遵循“更快”机制附件的小型核的大型粒子提供了一种方法生长金刚石晶体的特征尺寸从0.3到2毫米从10分钟时间间隔一天。这些尺寸数量级的粒子形成在上述时期在高压室条件下对应的下边界钻石碳相图的稳定区域。从碳纳米管的静态合成钻石,发现的最大大小微晶形成的高压室30 s = 20 - 50μm。尺寸150 - 200的钻石晶体μm得到并行实验使用石墨。后者与估算值在满意的协议由公式(1),根据给定时间的平均大小等于μm约有100。同时,估计的关系(2)导致的平均直径约为10μm,同意的数量级与钻石的大小从纳米管的准备。
这是相信(11],提出的模型也适用于调查天然金刚石晶体的生长动力学中形成地球的灾难,例如,一个陨石的影响。估计得到公式(2)对于较慢的过程表明,钻石的大小1 - 10厘米可以长8 * 103 - 8 * 106年。这些时间远远短于地球的年龄,可能109年的订单。这表明脉冲(偶然的)字符的天然金刚石的形成和发展。
一个好的协议计算的结果执行工作(11),可用实验数据证实了该模型的充分性加载下的类金刚石结构的增长不包括液相的形成。所有上述证实了假说的决定性作用振动结晶物体之间的相互作用与异常高的德拜温度的动态和静态合成钻石等不同的固体碳形式有机化合物、纳米金刚石fullerite、石墨和纳米管。
集群机制提出了(11]宏观金刚石粒子纳米金刚石的形成成为可能描述所有可用数据在那一瞬间,关于合成人造钻石产生静态和动态合成、天然钻石,可以形成地球的灾难的结果,例如,一个陨石的影响。
金刚石合成在严重的条件
使用该方法的一个例子(9是解释和描述的空化实验研究了金刚石合成的条件(13,14]。在中使用的实验装置13),空化的激励苯导致有机聚合物的形成代表固体碳纳米晶体骨料的掺合料。一定比例的这些聚合物包含钻石阶段10 ~ 30 nm的微晶尺寸。超声空化在液态悬浮液石墨颗粒(14]开发了极高的温度T = 1000 - 7000 K在泡沫崩溃的阶段在纳秒时间尺度。一个分析获得产品显示的金刚石颗粒平均尺寸大约10μm和小色散(±0.5μm)。建议小色散与快速终止传播背后的合成冲击波。指出在14],单分散的钻石晶体的外观和显示尺寸短时间的超声空化的特征无法解释上面的钻石模型的集群发展(11),因此,钻石的形成在极端条件下应该进行另一种机制,虽然没有这样的机制,提出了在14]。
在工作15]一个坚实的过程被认为是分析阶段,在这个阶段金刚石粒子生长在极端条件下发生。让我们假定,在空化条件下,钻石可以根据上面的成核阶段动力学机制(11]在一段时间内的10 - 12 s由于初始碳结构的分解和重组。这些主要的后续合并核会导致晶体的形成集群(金刚石)。在液体空化中形成的纳米金刚石悬浮液可以建模的水晶核心包围一个非晶壳厚度的一个原子键长。由于声子作用在纳米金刚石结晶核,这些核的表面不饱和电子债券表现出相互补偿和纠缠,导致粒子的生长金刚石的阶段。
根据开发的概念(9,15),纳米金刚石的形成条件下的纳米粒子通量小,即每个粒子在集群上占有一席之地表面发病前与另一个核,可以被描述为以下法律,它描述了增长的平均集群大小与时间:
(3)
这里,是一颗钻石的最小大小相核具有quasi-far-range水晶秩序。考虑翻译对称的情况下,我们可以认为这个最小尺寸*= 2c,交流是晶格参数。使用方法(9,15),我们获得以下表达式的粒子增长条件下中心碰撞(cc)的集群:
(4)
平均温度在上面显示时间间隔(T = 4000 K)这些公式表明,纳米金刚石的维度25-45海里可以形成在时间T = 109年代。这些估计大约对应于实验数据报告(13]。
为了描述钻石的后续增长阶段,让我们考虑的政权15各向同性的冲击荷载和剪切粒子的相互作用。对于均匀冲击荷载的初始样本,声子作用涉及的所有原子相互作用的粒子和结晶相的平均直径随时间按照下列公式。
(5)
这个公式表明,在T = 4000 K,金刚石颗粒的尺寸大约10μm(即。,如在获得14)可以形成的影响时间t = 3.109年代。在切向摩擦的情况下(剪切政权),荷载涉及粒子的表面层厚度的晶格参数ac和增长所描述的法律:
(6)
这个公式表明,大小为10μm达到在t = 4·10 - 7 s结果。
也可以表明,金刚石颗粒的形成的固相条件下超声空化在液态悬浮液石墨纳米粒子可以继续在空泡泡沫崩溃的最后阶段和后续的扩张过程中产品的崩溃。
因此,先前提出的集群模型(11]钻石的形成从不同的固体形式的碳被修改(15),适用于温度大大超过了德拜参数。钻石阶段的法律获得增长可能是有用的预测和分析实验结果的严重条件下金刚石合成。
提出集群宏观钻石从纳米金刚石颗粒的生成机制成为可能描述所有可用数据在那一瞬间,关于在静态和动态合成人造钻石生产。
