СТИМУЛИРОВАНИЕ НУКЛЕАЦИИ ПАРА НА ИДЕАЛЬНОЙ И ДЕФЕКТНОЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ С ГЕКСАГОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ
Шевкунов С.В.

Поступила в редакцию: 6 Мая 2008

PACS: 68.35.Rh, 64.70.F-

DJVU (464.2K)

PDF (2288.5K)

На молекулярном уровне методом компьютерного моделирования исследована нуклеация паров воды на идеальной поверхности кристалла и на поверхности с дефектами. Материальный контакт с паром моделируется посредством открытого статистического ансамбля. Взаимодействие с подложкой описывается в терминах традиционных атом-атомных потенциалов. Гамильтониан системы включает в явном виде электростатические, поляризационные, обменные и дисперсионные взаимодействия. Свободная энергия и работа образования рассчитаны методом Монте-Карло в биканоническом статистическом ансамбле. Микроструктура зародышей анализируется в терминах пространственных корреляционных функций. Для бесконечной поверхности подложки применены периодические граничные условия. Дальние электростатические взаимодействия с поверхностью подложки и между молекулами рассчитываются суммированием фурье-гармоник электростатического потенциала, а дисперсионные взаимодействия - прямым суммированием по слоям ячеек периодичности. Нуклеация на поверхности с комплементарной структурой носит послойный характер. Работа образования мономолекулярной пленки на поверхности подложки проходит через максимум. Рассчитана стационарная скорость образования закритических пятен пленки. Работа, необходимая для наращивания толщины пленки, имеет осциллирующий характер, а как функция номера слоя проходит через минимум, зависящий от давления пара. Поле микрокристаллического выступа на поверхности подложки разрушает слоистую структуру конденсата и барьеры свободной энергии его образования. В то же время точечные кристаллические дефекты не стимулируют лавинообразную нуклеацию.