О поверхностных свойствах наноалмаза

С помощью потенциала межатомного взаимодействия типа Ми–Леннарда-Джонса изучены зависимости удельной поверхностной энергии, поверхностного натяжения и поверхностного давления от размера, формы поверхности и температуры наноалмаза со свободной поверхностью. Нанокристалл имеет вид параллелепипеда с квадратным основанием, ограненный плоскостями (100). Число атомов $N$ в нем изменялось от 5 до $\infty$. Рассчитаны изотермо-изоморфные зависимости удельной поверхностной энергии, ее изохорной производной по температуре, поверхностного натяжения и поверхностного давления от размера наноалмаза при температурах от 20 до 4300 K. Результаты показали, что при данных условиях поверхностная энергия положительна, что указывает на невозможность фрагментации наноалмаза при температурах до 4300 K. Поверхностное давление для наноалмаза $P_{sf}(N)\sim N^{-1/3}$ оказалось намного меньшим, чем давление Лапласа $P_{ls}(N)^{-1/3}\sim N^{-1/3}$ для такого же нанокристалла при данных значениях температуры, плотности и числе атомов $N$. С ростом температуры от 20 до 4300 K изотерма $P_{sf}(N)$ понижается намного заметнее, чем изотрема $P_{ls}(N)$, а при высоких температурах изотерма $P_{sf}(N)$, изменив форму зависимости от размера, заходит в область растяжения малых нанокристаллов. Показано, что параметр решетки наноалмаза может как сжиматься, так и растягиваться при уменьшении размера нанокристалла. Наиболее существенно параметр решетки наноалмаза изменяется при температуре ниже 1000 K.