Презентация ОЦК-ГЦК-икосаэдр

Это также происходит (рис. 4), под действием поверхностных сил F_s ~ R ², стягивающих поверхность наночастицы и превосходящих при малых R (меньше R _кр) объемные силы взаимодействия между атомами внутри частицы F_v ~ R ³, причем объемные силы действуют в направлении сохранения исходной внутренней структуры периодической решетки.

Рис. 4. Изменение формы поверхности и внутренней структуры нанокластера со структурой объемноцентрированного куба (ОЦК) под действием поверхностных сил F_s, преобладающих над объемными F_v при R < R _кр, при переходе ОЦК → ГЦК (кубооктаэдр) → икосаэдр. Форма поверхности при этом приближается к сферической.

В однослойном икосаэдре размещено 13 атомов, один из которых находится в центре икосаэдра. Второй слой будет содержать 42 атома, третий 92. Увеличение количества атомов n с ростом числа слоев N, с учетом порядкового номера слоя k выражается формулой

n = (2 N +1) + 10S k ²

Однако расположение атомов при этом уже не будет соответствовать строго периодической кристаллической решетке и приближается к аморфной структуре. При наращивании слоев вокруг первичного икосаэдра происходит рост объемной упругой энергии за счет увеличения несоответствия расположения атомов кристаллической решетке.

Поэтому при размере больше R _кр (около 10 нм, соответствующих 16 слоям) происходит обратное преобразование структуры с формированием кристалла с исходной решеткой (рис.).

Таким образом, при переходе к наноразмерам изменяется структура, переходя от более периодической к менее периодической. Основной причиной преобразования является усиление влияния поверхностных сил межатомного взаимодействия по сравнению с внутриобъемными силами, способствующими формированию кристаллической решетки.