О кватаронах и их необычных свойствах

Автор: А.М. Асхабов

Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc

Статья в выпуске: 6 (46), 2020 года.

Бесплатный доступ

Дан краткий обзор необычных свойств предкристаллизационных кластеров, названных кватаронами и рассматриваемых как особая форма атомно-молекулярной организации вещества на наноуровне (новое фазовое состояние). Кватароны не являются зародышами новой фазы, это – частицы особой протофазы, которые лишь при определенных условиях трансформируются в протоминералы, в кристаллические зародыши или иные типы наночастиц. Динамическая структура, флуктуация внешней поверхности, осциллирующий характер ряда связей между атомами, присущий им жидкостно-твердофазный дуализм, относятся к числу необычных свойств кватаронов, которые отличают их от обычных энергетически минимизированных и пространственно оптимизированных «классических» кластеров. Для дальнейшего понимания необычных свойств кватаронов необходимы эксперименты с использованием рентгеновского лазера на свободных электронах с in situ наблюдением за процессами их образования, эволюции и трансформации в различных условиях.

Еще

Предкристаллизационные кластеры, кватароны, рост кристаллов

Короткий адрес: https://sciup.org/149129502

IDR: 149129502   |   УДК: 548.5   |   DOI: 10.19110/1994-5655-2020-6-21-27

About quatarons and their unusual properties

A brief overview of the unusual properties of precrystallization clusters called quatarons, which are considered as a special form (new state) of the atomic-molecular organization of matter at the nanoscale, is given. We predicted the formation of such special particles quatarons in 1998. Even then, we noted that quatarons are not nuclei of a new phase. These are particles of a peculiar protophase, which, under certain conditions, transform into protominerals, crystalline nuclei, or other types of nanoparticles. Quatarons have a number of unusual properties. They have no phase boundaries in the usual macroscopic sense. Their morphology cannot be predicted due to their lack of structure. The dynamic structure, the fluctuation of the outer surface, the oscillating character of a number of bonds between atoms distinguish quatarons from ordinary energetically minimized and spatially optimized "classical" clusters. The liquid-solid-phase dualism inherent in quatarons and the associated "polymorphism", open the way for their structural evolution. The crystallogenetic significance of quatarons is that they are ideally suited for the role of crystal-forming particles. However, quatarons are not actually building units, since growth is not carried out by their sequential stacking. In contrast to atomic (Kossel) or microblock (Balarev) mechanisms, the quataron growth of crystals involves a stage of adaptation of the quataron to the crystal structure. For further development of ideas about the unusual properties of quatarons, experiments using a free-electron laser are necessary to study in situ the processes of quatarons formation and evolution under various conditions.

Еще

Список литературы О кватаронах и их необычных свойствах

  • Асхабов А.М., Рязанов М.А. Кластеры «скрытой» фазы – кватароны и зародышеобразование //Доклады АН. 1998. Т. 362. № 5. С. 63–633.
  • Асхабов А.М. Кластерная (кватаронная) самоорганизация вещества на наноуровне и образование кристаллических и некристаллических материалов //Записки ВМО. 2004. Т. 133. № 4. С. 108–123.
  • Асхабов А.М. Кватаронная концепция кластерной самоорганизации вещества на наноуровне в решении задач кристаллографии, минералогии и смежных наук. Сыктывкар: Геопринт, 2003. 45 с. 4. Асхабов А.М. Кластеры «скрытой» фазы – кватароны и образование жидкой воды //Доклады АН. 2005. Т. 405. № 3. С 381– 384.
  • Асхабов А.М. Кватаронная концепция как новая парадигма кристаллобразования // Органическая минералогия: Материалы IV Российского совещания. Черноголовка, 2013. С. 11–13.
  • Асхабов А.М. Кватаронная концепция: основные идеи и некоторые приложения //Известия Коми научного центра УрО РАН. 2011. № 3(7). С. 70–77.
  • Асхабов А.М. Кватаронная гипотеза происхождения жизни //Доклады АН. 2008. Т. 418. № 4. С. 564–566.
  • Асхабов А.М. Кватаронная модель шаровой молнии //Доклады АН. 2008. Т. 418. № 5. С. 611–613.
  • Асхабов А.М. О свойствах предзародышевых (протоминеральных) кластеров //Доклады АН. 2019. Т. 487. № 5. С. 47–50.
  • Cerreta M.K., Berglund K.A. The structure of aqueous solutions of some dihidrogen orthophosphates by laser Raman spectroscopy //Journal of Crystal Growth. 84(1987). P. 577–588.
  • Rusli T.T., Frisch H.L., Hefland E., Lebowitz J.L. Raman spectroscopic study of NaNO3 solution system – solution clustering in supersaturated solution // Journal of Crystal Growth. 1989. Vol. 97. P. 345–351.
  • Alexander E.S., Van Driessche, Matthias Kellermeier, Liane G.Benning, Denis Gebauer (Editors). New Perspectives on Mineral Nucleation and Growth. From Solution Precursors to Solid // Materials Springer. 2017. 380 p.
  • Gebauer D., Сölfen H. Prenucleation clusters and non-classical nucleation //Nano Today. 2011. № 6. P. 564–584.
  • Асхабов А.М. Новый этап минералогического вторжения в «мир обойденных величин»: открытие протоминерального мира // Материалы Юбилейного съезда Российского минералогического общества «200 лет РМО». СПб., 2017. Т. 2. С. 3–5.
  • Carlon H.R., Harden C.S. Mass spectrometry of ion-induced water cluster: on explanation of infrared continuum absorption //J. Appl. Opt. 1980. Vol. 19. P. 1776–1779.
  • Галиулин Р.В. Кристаллографическая геометрия. М.: Наука, 1984. 135 с.
  • Лахно В.Д. Кластеры в физике, химии, биологии. Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика, 2001. 256 с.
  • Асхабов А.М. Кватаронная модель образования фуллеренов //Физика твердого тела. 2005. Т. 47. № 6. С. 1147–1150.
  • Askhabov A.M. Aggregation of quatarons as a formation mechanism of amorphous spherical particles // Doklady Earth Sciences. 2005. Vol. 400. № 1. P. 937–940.
  • Чередов В.Н., Асхабов А.М. Перколяционная природа нанокластеров на фронте кристаллизации //Известия Коми научного центра УрО РАН. 2018. № 1(33). С. 43–48.
  • Асхабов А.М. Новые идеи в теории образования кристаллических зародышей //Известия Коми научного центра УрО РАН. 2019. № 2(38). С. 51–60.
  • Асхабов А.М. Предзародышевые кластеры и неклассическое кристаллообразование // Записки Российского минералогического общества. 2019. № 6. С. 1–13.
  • Асхабов А.М. Кватаронные модели зарождения и роста кристаллов // Записки Российского минералогического общества. 2016. Ч. CXLV. № 5. С. 17–24.
  • Askhabov A.M. New cluster concept of crystal formation //Crystallography Reports. 2018. Vol. 63. № 7. P. 1195.
Еще