В физике термин кластеры обозначает маленькие многоатомные частицы. Как показывает опыт, любая частица, содержащая от 3 до 3 × 10 7 атомов , считается кластером. Двухатомные частицы иногда также считаются кластерами. [ необходима цитата ] Двухатомная частица также может быть молекулой.
Термин может также относиться к организации протонов и нейтронов внутри атомного ядра, например, альфа-частица (также известная как «α-кластер» [1] ), состоящая из двух протонов и двух нейтронов (как в ядре гелия ).
Обзор [ править ]
Хотя первые сообщения о кластерных видах относятся к 1940-м годам [2], кластерная наука стала отдельным направлением 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 разрушаются при очень малых размерах кластеров. Оказалось, например, что небольшие кластеры из ферромагнитного материала являются суперпарамагнитными, а не ферромагнитными. Парамагнетизм не является коллективным явлением, что означает, что ферромагнетизм макросостояния не был сохранен переходом в наносостояние. Тогда был задан вопрос, например: «Сколько атомов нам нужно, чтобы получить коллективные металлические или магнитные свойства твердого тела?» Вскоре после того, как в 1980 г. были разработаны первые кластерные источники, к таким исследованиям было привлечено все более широкое сообщество ученых-кластеров.
Это развитие привело к открытию фуллеренов в 1986 году и углеродных нанотрубок через несколько лет.
В науке много известно о свойствах газовой фазы; однако сравнительно мало известно о конденсированных фазах ( жидкой фазе и твердой фазе). Изучение кластеров пытается преодолеть этот пробел в знаниях, объединяя атомы в кластеры 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 нанотехнологий . Если новые материалы должны быть сделаны из наноразмерных частиц, таких как нанокатализаторы и квантовые компьютеры , сначала необходимо понять свойства наноразмерных частиц (кластеров).
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Экстремальная α-кластеризация в ядре 18 O.
- ^ 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 : 1943ZPhy..120..598M . DOI : 10.1007 / BF01329807 .
Внешние ссылки [ править ]
- Портал научного сообщества, посвященный кластерам, фуллеренам, нанотрубкам, наноструктурам и подобным небольшим системам.
