Коллоидный журнал, 2020, T. 82, № 4, стр. 501-516

Зародыши конденсированной фазы воды в поле вакансии на поверхности кристаллической подложки

С. В. Шевкунов *

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
195251 Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29, Россия

* E-mail: shevk54@mail.ru

Поступила в редакцию 06.03.2020
После доработки 10.03.2020
Принята к публикации 11.03.2020

Аннотация

Вакансия в кристаллической решетке образована удалением аниона йода из ближайшего к поверхности кристаллографического слоя на базовой грани β-модификации йодистого серебра. Методом Монте-Карло исследована молекулярная структура зародышей конденсированной фазы воды, растущих в поле вакансии из пара при температуре 260 K. Полученные изображения зародышей и пространственные корреляционные функции в районе поверхностного дефекта свидетельствуют об относительно глубоком проникновении молекул воды в первые кристаллографические слои и разрыве водородных связей между первыми адсорбированными молекулами. Рост зародыша в поле вакансии сначала развивается в форме молекулярных цепочек, вытянутых в сторону от кристаллической поверхности, а затем продолжается в виде пятна мономолекулярной пленки, расползающегося по поверхности вокруг вакансии, причем механизм удержания пятна остается таким же, как и на бездефектной поверхности. Зародыши в поле вакансии представляют собой пятна мономолекулярной пленки с возвышающимися над ними вертикальными выбросами, напоминающими протуберанцы.

DOI: 10.31857/S0023291220040126

Список литературы

  1. Романовский Б.В. Основы катализа. М.: БИНОМ, 2012.

  2. Чоркендорф И., Наймантсведрайт Х. Современный катализ и химическая кинетика. Долгопрудный: ИД “Интеллект”, 2010.

  3. Колесников И.М. Катализ и производство катализаторов. М.: Техника, 2004.

  4. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2000.

  5. Heymsfield A.J., Kennedy P.C., Massie S., Schmitt C., Wang Z., Haimov S., Rangno A. // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2010. V. 91. P. 753.

  6. Mather G.K., Terblanche D.E., Steffens F.E., Flether L. // J. Appl. Meteorol. 1997. V. 36. P. 1433.

  7. Gabriel K.R., Rosenfeld D. // J. Appl. Meteorol. 1990. V. 29. P. 1055.

  8. Gabriel K.R., Avichai Y., Steinberg R. // J. Appl. Meteorol. 1967. V. 6. P. 323.

  9. Шевкунов С.В. // Докл. АН 2005. Т. 402. С. 41.

  10. Шевкунов С.В. // Журн. физ. химии 2005. Т. 79. С. 1860.

  11. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2006. Т. 68. С. 391.

  12. Шевкунов С.В. // Докл. АН. 2011. Т. 438. С. 752.

  13. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2012. Т. 74. С. 612.

  14. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2012. Т. 74. С. 634.

  15. Шевкунов С.В. // Журн. физ. химии. 2013. Т. 87. С. 1678.

  16. Шевкунов С.В. // Журн. физ. химии. 2006. Т. 80. С. 884.

  17. Wang C., Lu H., Wang Z., Xiu P., Zhou B., Zuo G., Wan R., Hu J., Fang H. // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. P. 137801.

  18. Kimmel G.A., Petrik N.G., Dohnálek Z., Kay B.D. // J. Chem. Phys. 2006. V. 125. P. 044713.

  19. Kimmel G.A., Petrik N. G., Dohnálek Z., Kay B.D. // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. P. 114702.

  20. Patrykiejew A., Sokołowski S., Binder K. // J. Chem. Phys. 2002. V. 117. P. 3369.

  21. Toxvaerd S. // J. Chem. Phys. 2002. V. 117. P. 10303.

  22. Nutt D.R., Stone A.J. // J. Chem. Phys. 2002. V. 117. P. 800.

  23. Gordillo M.C., Marti J. // J. Chem. Phys. 2002. V. 117. P. 3425.

  24. Jaffe R.L., Gonnet P., Werder T., Walther J.H., Koumoutsakos P. // Mol. Simulat. 2004. V. 30. P. 205.

  25. Zhang C., Lindan P.J.D. // J. Chem. Phys. 2003. V. 118. P. 4620.

  26. Jug K., Nair N.N., Bredow T. // Surf. Sci. 2005. V. 590. P. 9.

  27. Skelton A.A., Walsh T.R. // Mol. Simulat. 2007. V. 33. P. 379.

  28. Perron H., Vandenborre J., Domain C., Drot R., Roques J., Simoni E., Ehrhardt J.-J., Catalette H. // Surf. Sci. 2007. V. 601. P. 518.

  29. Wahab H.S., Bredow T., Aliwi S.M. // J. Mol. Structure: THEOCHEM. 2008. V. 868. P. 101.

  30. Puibasset J., Pellenq R.J.-M. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 9226.

  31. Kumar S., Schelling P.K. // J. Chem. Phys. 2006. V. 125. P. 204704.

  32. Sakuma H., Tsuchiya T., Kawamura K., Otsuki K. // Mol. Simulat. 2004. V. 30. P. 861.

  33. Konrad O., Lankau T. // Chem. Phys. Lett. 2002. V. 359. P. 35.

  34. Lilach Y., Buch V., Asscher M. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 11899.

  35. Daschbach J.L., Peden B.M., Smith R.S., Kay B.D. // J. Chem. Phys. 2004. V. 120. P. 1516.

  36. Vassilev P., van Santen R.A., Koper M.T.M. // J. Chem. Phys. 2005. V. 122. P. 054701.

  37. Karlberga G.S., Wahnström G. // J. Chem. Phys. 2005. V. 122. P. 194705.

  38. Meng S. // Surf. Sci. 2005. V. 575. P. 300.

  39. Hirvi J.T., Pakkanen T.A. // J. Chem. Phys. 2006. V. 125. P. 144712.

  40. Tiferet E., Zalkind S., Mintz M.H., Jacob I., Shamir N. // Surf. Sci. 2007. V. 601. P. 936.

  41. Zhao X., Ma S., Hrbek J., Rodriguez J.A. // Surf. Sci. 2007. V. 601. P. 2445.

  42. Kondo T., Kato H. S., Bonn M., Kawai M. // J. Chem. Phys. 2007. V. 127. P. 094703.

  43. Jug K., Heidberg B., Bredow T. // Surf. Sci. 2007. V. 601. P. 1529.

  44. Pozzo M., Carlini G., Rosei R., Alfè D. // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. P. 164706.

  45. Cabrera-Sanfelix P., Arnau A., Darling G.R., Sanchez-Portal D. // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. P. 214707.

  46. Schneemilch M., Quirke N. // Mol. Simulat. 2003. V. 29. P. 685.

  47. Gong X.-Q., Selloni A. // J. Catalysis. 2007. V. 249. P. 134.

  48. Ma Y., Foster A.S., Nieminen R.M. // J. Chem. Phys. 2005. V. 122. P. 144709.

  49. Hendy S.C. // Curr. Appl. Phys. 2004. V. 4. P. 144.

  50. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2007. Т. 69. С. 390.

  51. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2007. Т. 69. С. 409.

  52. Шевкунов С.В. // Журн. физ. химии. 2014. Т. 88. С. 326.

  53. Shah K., Chiu P., Sinnott S.B. // J. Colloid and Interface Sci. 2006. V. 296. P. 342.

  54. Qi C., Lei X., Zhou B., Wang C., Zheng Y. // J. Chem. Phys. 2019. V. 150. 234703.

  55. Dreher T., Lemarchand C., Pineau N., Bourasseau E., Ghoufi A., Malfreyt P. // J. Chem. Phys. 2019. V. 150. P. 014 703.

  56. Škvára J., Nezbeda I. // Mol. Simulat. 2019. V. 45. P. 358.

  57. Zhang W., Li L., Zhang G., Zhang S. // J. Mol. Liquids. 2018. V. 269. P. 187.

  58. Chen Z., Qiu H., Hong Z., Wang G. // Mol. Simulat. 2020. V. 46. P. 71.

  59. Liu T., Luo W., Cole D.R., Asthagiri A. // J. Chem. Phys. 2019. V. 150. P. 044703.

  60. Rajabpour A., Seif R., Arabha S., Heyhat M.M., Merabia S., Hassanali A. // J. Chem. Phys. 2019. V. 150. P. 114 701.

  61. Шевкунов С.В. // Докл. АН. 2010. Т. 433. С. 761.

  62. Шевкунов С.В. // ЖЭТФ. 2009. Т. 135. С. 510.

  63. Шевкунов С.В. // ЖЭТФ. 2009. Т. 136. С. 282.

  64. Aminoff G. // Zeit. Krist. 1922. V. 57. P. 180.

  65. Majumdar A.J., Roy R. // J. Phys. Chem. 1959. V. 63, P. 1858.

  66. Баханова Р.А., Киселев В.И., Куку Е.И., Ким Н.С., Школкин А.В. // Физика облаков и активные воздействия. Труды украинского регионального научно-исследовательского гидрометеорологического института / под ред. Бахановой Р.А., Осокиной И.Н. Вып. 242. М.: Московское отделение Гидрометеоиздата, 1991. С. 102.

  67. Пермяков Г.Н., Безопасность применения активных средств воздействия. СПб.: Изд-во Балтийского государственного технического университета, 1996.

  68. Шевкунов С.В. // Электрохимия. 1998. Т. 34. С. 860.

  69. Cassie A.B.D. // Discuss. Faraday Soc. 1948. V. 3. P. 11.

  70. Wenzel R.N. // J. Phys. Chem. 1949. V. 53. P. 1466.

  71. Quere D., Lafuma A., Bico J. // Nanotechnology. 2003. V. 14. P. 1109.

  72. Carbone G., Mangialardi L. // Eur. Phys. J. E. 2005. V. 16. P. 67.

  73. Li W., Amirfazli A. // Soft Matter. 2008. V. 4. P. 462.

  74. Koishi T., Yasuoka K., Fujikawa S., Ebisuzaki T., Ze-ng X.C. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. P. 8435.

  75. Richard D., Quere D. // Europhys. Lett. 2000. V. 50. P. 769.

  76. Verho T., Korhonen J.T., Sainiemi L., Jokinen V., Bower C., Franze K., Franssila S., Andrew P., Ikkala O., Ras R.H. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012. V. 109. P. 10210.

  77. Boreyko J.B., Baker C.H., Poley C.R., Chen C.-H. // Langmuir. 2011. V. 27. P. 7502.

  78. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2019. Т. 81. С. 367.

  79. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2019. Т. 81. С. 382.

  80. Prerna, Goswami R., Metya A.K., Shevkunov S.V., Singh J.K. // Mol. Phys. 2019. V. 117. P. 3651.

  81. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2019. Т. 81. С. 86.

  82. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2019. Т. 81. С. 101.

  83. Shevkunov S.V., Singh J.K. // J. Mol. Liq. 2018. V. 264. P. 150.

  84. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2017. Т. 79. С. 644.

  85. Шевкунов С.В. // Журн. физ. химии. 2013. Т. 87. С. 1678.

  86. Шевкунов С.В. // Журн. физ. химии. 2007. Т. 81. С. 2271.

  87. Шевкунов С.В. // Журн. физ. химии. 2011. Т. 85. С. 1702.

  88. Хилл Т. Статистическая механика. М.: ИЛ, 1960.

  89. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2005. Т. 67. С. 548.

  90. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2006. Т. 68. С. 691.

  91. Шевкунов С.В. // ЖЭТФ. 2008. Т. 134. С. 1130.

  92. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2013. Т. 75. С. 494.

  93. Шевкунов С.В. // Коллоид. журн. 2018. Т. 80. С. 224.

Дополнительные материалы отсутствуют.