Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Теория локальной электронной структуры аморфных металлов

16.01.2019


Физические и химические свойства материала в конечном счете определяются его электронной структурой, и глубина понимания природы этих свойств в большой степени зависит от теоретических расчетов электронной структуры, основанных на квантовой механике, и экспериментального ее определения.

Что касается теории, то в настоящее время для кристаллических металлов и сплавов накоплена значительная информация, полученная с помощью квантовомеханических расчетов энергетических зон. Однако для выполнения таких расчетов зонной структуры необходимо, чтобы атомная структура была строго периодичной, а элементарная ячейка — не очень большой (например, <12 атомов). Последнее ограничение не является принципиальным, а определяется практической возможностью вычислений с использованием общедоступных компьютеров. В отсутствие дальнего порядка в расположении атомов, как это имеет место в случае аморфных металлов, приближение зонной теории не может быть использовано, и это составляет серьезную проблему для тех, кто желает получить теоретическую информацию, касающуюся электронной структуры.

В настоящее время не существует какого-либо общего теоретического принципа определения электронной структуры разупорядоченных, или непериодических твердых тел. Однако, если заменить задачу создания общей теории более частными, но конкретными целями, то путь для получения теоретической информации об электронной структуре остается открытым. В частности, если сосредоточить внимание на локальном атомном окружении в твердом теле, то использование концепции кластеров может вооружить исследователя действенным методом изучения определенных аспектов электронной структуры. Это приближение с успехом использовалось для углубления наших знаний об электронных эффектах, связанных с хемосорбцией, дефектами в полупроводниках, примесями в металлах (9) и другими явлениями.

Существенной предпосылкой для использования этого приближения является в первую очередь определение локальной области твердого тела таким образом, чтобы можно было подобрать кластер конечных размеров в соответствии с моделью локального окружения. Второй шаг состоит в выборе метода расчета электронной структуры кластера. Обычно используется приближение молекулярных орбиталей, являющееся в определенной степени аналогом зонной теории. В качестве примеров выбора кластеров можно привести следующие:

1. Примесный атом или дефект, окруженный одной или более оболочками, при исследовании влияния дефектов и примесей на электронную структуру металлов или полупроводников.

2. Атом или молекула вместе с группой металлических атомов, имеющие ту же геометрию, что и узлы поглощающей поверхности, при исследовании связи между адсорбатом и подложкой.

Что касается применения этого подхода к аморфным сплавам типа металл — металлоид, то как подсказывает интуиция, главное внимание должно быть сосредоточено на атоме металлоида и его ближайшем окружении. Действительно, в настоящее время имеются серьезные аргументы в пользу образования в таких материалах ближнего химического порядка, обусловленного взаимодействием металл — металлоид. Таким образом, использование концепции кластера для изучения этого аспекта электронной структуры аморфных сплавов металл—металлоид кажется вполне разумным. Однако необходимо ответить на вопрос о том, в какой степени кластер, состоящий из нескольких атомов, отражает электронную структуру исследуемого массивного металла. Этот вопрос изучался весьма тщательно, и ниже будет приведено сравнение электронных структур кластера и массивного кристаллического металла, чтобы получить представление о том, на что можно реально надеяться, изучая с помощью этого приближения аморфные сплавы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: