Структура смешанных кластеров, сформировавшихся в сверхзвуковых струях газовых смесей Ar–N₂

Abstract

Проведено электронографическое исследование свободных от подложки кластеров, сформированных из нанокапель в расширяющихся сверхзвуковых струях газовых смесей Ar–N₂. Средний характеристический линейный размер кластеров изменялся от 20 до 200 A, а температура кластеров составляла 40 К. Содержание газовых смесей охватывало весь концентрационный интервал. В результате проведенных исследований обнаружен эффект обогащения смешанных кластеров Ar–N₂ аргоном и предложен метод определения абсолютной концентрации компонентов в кластерах. Впервые установлена структура кластеров в зависимости от их размера и концентрации компонентов. Полученная диаграмма структурных состояний сопоставляется с литературными данными для массивных образцов, выращенных из жидкости. Обнаружена трансформация ГЦК в ГПУ структуру при увеличении размера кластеров, а также ГПУ в ГПУ + ГЦК при увеличении концентрации аргона, что не наблюдалось в массивных образцах. В кластерах взаимные превращения этих структур происходят без изменениямежатомных расстояний.

Проведено електронографічне дослідження вільних від підкладки кластерів, що сформувалися з нанокраплин у надзвукових струменях, що розширюються, газових сумішей Ar–N₂. Середній характеристичний лінійний розмір кластерів змінювався від 20 до 200 A, а температура кластерів дорівнювала 40 К. Склад газових сумішей охоплював увесь концентраційний інтервал. У результаті проведених досліджень виявлено ефект збагачення змішаних кластерів Ar–N₂ аргоном та запропоновано метод визначення абсолютної концентрації компонентів у кластерах. Вперше встановлено структуру кластерів в залежності від їх розміру та концентрації компонентів. Одержана діаграма структурних станів порівнюється з літературними даними для масивних зразків, що вирощено з рідини. Виявлено трансформацію ГЦК у ГЩП структуру при збільшенні розміру кластерів, а також ГЩП у ГЩП + ГЦК при збільшенні концентрації аргону, що не спостерігалося у масивних зразках. У кластерах взаємні перетворення цих структур відбуваються без зміни міжатомних відстаней.

The electron diffraction study of substrate-free clusters formed from nanodrops in expanding supersonic jets of gas mixtures Ar–N₂ was carried out. The average characteristic size of the clusters was varied from 20 to 200 A, the cluster temperature being 40 K. The argon content in the gas mixtures covered the whole concentration range. The experiments displayed the effect of argon enrichment of the mixed clusters Ar–N₂. A method of determining the absolute component concentration in clusters was proposed. For the first time, the structure of clusters was established as a function of their size and component concentration. The obtained diagram of structural states is compared with literature data for bulk samples grown from the liquid phase. It is found that with increase in cluster size there occurs a FCC–HCP transformation while with increase in argon concentration one can observe a HCP–HCP + FCC transformation, not revealed in bulk solutions. The mutual transformations of such structures in clusters occur without any change of interatomic distances.