ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕХОДА ЖИДКОСТЬ – СТЕКЛО ДЛЯ As2S3 ПРИ ВЫСОКИХ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ ДАВЛЕНИЯХ ДО 5 ГПА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследована барическая зависимость температуры стеклования архетипического стеклообразующего соединения As2S3 при высоких чисто гидростатических давлениях до 5 ГПа с помощью нового модуляционного метода. Данный метод чувствителен к аномалии температуропроводности образца, наблюдающейся при переходе стекло–жидкость, и не чувствителен к паразитным «кинетическим» тепловым эффектам, связанным, в частности, с амороженной энтропией. Наблюдается существенно нелинейная зависимость Tg(P): быстрый рост при малых давлениях плавно переходит к почти линейной зависимости при давлениях выше 3 ГПа. При этом начальный участок линии стеклования хорошо согласуется с оценками из соотношения Пригожина – Дэфея. Обсуждение методики и результатов предваряется небольшим обзором экспериментальных работ по исследованию стеклования и вязкости при высоких давлениях. В Заключении обсуждаются перспективы применения нового метода для изучения стеклования, а также фазовых превращений второго рода при высоких давлениях для различных классов соединений.

Об авторах

О. Б Циок

Институт физики высоких давлений Российской академии наук

Email: tsiok@hppi.troitsk.ru
Троицк, Москва, Россия

В. В Бражкин

Институт физики высоких давлений Российской академии наук

Email: brazhkin@hppi.troitsk.ru
Троицк, Москва, Россия

Е. Бычков

LPCA, UMR 8101 CNRS, Université du Littoral

Dunkerque, France

А. С Тверьянович

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт химии

Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. A. Фельц, Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела, Мир, Москва (1986).
  2. A. Feltz, Amorphe und Glasartige Anorganische Festkörper, Wiley-VCH, Akademie, Berlin (1983).
  3. B. B. Бражкин, УФН 189, 665 (2019), doi: 10.3367/UFNr.2018.06.038382.
  4. O. B. Tsiok, V. V. Brazhkin, A. G. Lyapin, and L. G. Khvostantsev, Phys. Rev. Lett. 80, 999 (1998), doi: 10.1103/PhysRevLett.80.999.
  5. I. V. Danilov, E. L. Gromnitskaya, and V. V. Brazhkin, J. Phys. Chem. B 120, 7593 (2016), doi: 10.1021/acs.jpcb.6b05188.
  6. I. V. Danilov, E. L. Gromnitskaya, A. G. Lyapin, and V. V. Brazhkin, J. Phys.: Conf. Ser. 1147, 012012 (2019), doi: 10.1088/1742-6596/1147/1/012012.
  7. I. V. Danilov, E. L. Gromnitskaya, and V. V. Brazhkin, Phys. Chem. Liq. 60, 645 (2022), doi: 10.1080/00319104.2022.2110248.
  8. C. A. Herbst, R. L. Cook, and H. E. King Jr., J. Non-Cryst. Sol. 172-174, 265 (1994).
  9. P. W. Bridgman, Collected Experimental Papers, Cambridge, Mass.: Harvard Univ. Press (1964), Vol. VI, p. 2043.
  10. P. W. Bridgman, Collected Experimental Papers, Cambridge, Mass.: Harvard Univ. Press (1964), Vol. VI, p. 3903.
  11. J. D. Barnett and C. D. Bosco, J. Appl. Phys. 40, 3144 (1969), doi: 10.1063/1.1658156.
  12. C. A. Herbst, R. L. Cook, H. E. King Jr., Nature 361, 518 (1993), doi: 10.1038/361518a0.
  13. B. A. Сидоров, O. B. Циок, ФТВД 1, 74 (1991).
  14. G. J. Piermarini, R. A. Forman, and S. Block, Rev. Sci. Instr. 49, 1061 (1978), doi: 10.1063/1.1135514.
  15. M. C. C. Ribeiro, A. A. H. Padua, and M. F. Costa Gomes, J. Chem. Phys. 140, 244514 (2014), doi: 10.1063/1.4885361.
  16. U. Bianchi, Reol. Acta 10, 213 (1971), doi: 10.1007/BF02040443.
  17. Sh. Ichihara, A. Komatsu, Y. Tsujita et al., Polym. J. 2, 530 (1971), doi: 10.1295/POLYMJ.2.530.
  18. J. Pionteck, Polymers 10, 578 (2018), doi: 10.3390/polym10060578.
  19. C. M. Roland, S. Hensel-Bielowka, M. Paluch, and R. Casalini, Rep. Prog. Phys. 68, 1405 (2005), doi: 10.1088/0034-4885/68/6/R03.
  20. A. Grzybowski, S. Haracz, M. Paluch, and K. Grzybowska, J. Phys. Chem. B 114, 11544 (2010), doi: 10.1021/jp104080f.
  21. S. Pawlus, S. Klotz, and M. Paluch, Phys. Rev. Lett. 110, 173004 (2013), doi: 10.1103/PhysRevLett.110.173004.
  22. T. Psurek, S. Hensel-Bielowka, J. Ziolo, and M. Paluch, J. Chem. Phys. 116, 9882 (2002), doi: 10.1063/1.1473819.
  23. S. Corezzi, M. Lucchesi, P. A. Rolla et al., Philos. Mag. B 79, 1953 (1999), doi: 10.1080/13642819908223082.
  24. N. S. Bagdassarov, J. Maumus, B. Poe et al., Phys. Chem. Glasses 45, 197 (2004).
  25. L. G. Khvostantsev, L. F. Vereshchagin, and A. P. Novikov, High Temp.-High Press. 9, 637 (1977).
  26. L. G. Khvostantsev, V. N. Slesarev, and V. V. Brazhkin, High Press. Res. 24, 371 (2004), doi: 10.1080/08957950412331298761.
  27. A. A. Pronin, M. V. Kondrin, A. G. Lyapin, V. V. Brazhkin et al., Phys. Rev. E 81, 041503 (2010), doi: 10.1103/PhysRevE.81.041503.
  28. A. A. Пронин, M. B. Кондрин, A. Г. Ляпин, B. В. Бражкин и др., Письма в ЖЭТФ 92, 528 (2010)
  29. A. A. Pronin, M. V. Kondrin, A. G. Lyapin, V. V. Brazhkin et al., JETP Lett. 92, 479 (2010), doi: 10.1134/S0021364010190100.
  30. M. V. Kondrin, E. L. Gromnitskaya, A. A. Pronin et al., J. Chem. Phys. 137, 084502 (2012), doi: 10.1063/1.4746022.
  31. M. V. Kondrin, A. A. Pronin, and V. V. Brazhkin, J. Phys. Chem. B 122, 9032 (2018), doi: 10.1021/acs.jpcb.8b07328.
  32. E. L. Gromnitskaya, I. V. Danilov, and V. V. Brazhkin, Phys. Chem. Chem. Phys. 26, 29577 (2024), doi: 10.1039/d4cp03667k.
  33. I. V. Danilov, A. A. Pronin, E. L. Gromnitskaya et al., J. Phys. Chem. B 121, 8203 (2017), doi: 10.1021/acs.jpcb.7b05335.
  34. E. L. Gromnitskaya, I. V. Danilov, M. V. Kondrin et al., J. Phys.: Conf. Ser. 1609, 012003 (2020), doi: 10.1088/1742-6596/1609/1/012003.
  35. I. V. Danilov, E. L. Gromnitskaya, and V. V. Brazhkin, Phys. Chem. Chem. Phys. 25, 26813 (2023), doi: 10.1039/D3CP03306F.
  36. E. L. Gromnitskaya, I. V. Danilov, F. I. Zubkov, and V. V. Brazhkin, Phys. Chem. Chem. Phys. 25, 16060 (2023), doi: 10.1039/d3cp01601c.
  37. J. Jiang, W. Roseker, M. Sikorski et al., Appl. Phys. Lett. 84, 1871 (2004), doi: 10.1063/1.1675937.
  38. B. A. Joiner and J. C. Thompson, J. Non-Cryst. Sol. 21, 215 (1976), doi: 10.1016/0022-3093(76)90042-9.
  39. K. Ramesh, N. Naresh, Pumliamnunga, and E. S. R. Gopal, KEM 702, 43 (2016), doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/KEM.702.43' target='_blank'>www.scientific.net/KEM.702.43.
  40. K. Ramesh, J. Phys. Chem. B 118, 8848 (2014), doi: 10.1021/jp504290z.
  41. E. Williams and C. A. Angell, J. Phys. Chem. 81, 232 (1977), doi: 10.1021/j100518a010.
  42. S. J. Rzoska, Front. Mater. Sci. 4, 33 (2017), doi: 10.3389/fmats.2017.00033.
  43. https://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
  44. V. V. Brazhkin, Y. Katayama, A. G. Lyapin, and H. Saitoh, Phys. Rev. B 89, 104203 (2014), doi: 10.1103/PhysRevB.89.104203.
  45. V. V. Brazhkin, Y. Katayama, M. V. Kondrin et al., Phys. Rev. Lett. 100, 145701 (2008), doi: 10.1103/PhysRevLett.100.145701.
  46. V. V. Brazhkin, M. Kanzaki, K. Funakoshi, and Y. Katayama, Phys. Rev. Lett. 102, 115901 (2009), doi: 10.1103/PhysRevLett.102.115901.
  47. V. V. Brazhkin, I. Farnan, K. Funakoshi et al., Phys. Rev. Lett. 105, 115701 (2010), doi: 10.1103/PhysRevLett.105.115701.
  48. B. B. Бражкин, И. В. Данилов, О. Б. Циок, Письма в ЖЭТФ 117, 840 (2023) [JETP Lett. 117, 834 (2023)], doi: 10.31857/S1234567823110071.
  49. O. Podrazky, I. Kasik, P. Peterka et al., Proc. SPIE 9450, B1, Photonics, Devices, and Systems VI; 94501A (2015), doi: 10.1117/12.2070351.
  50. A. Kovalskiy, M. Vlcek, K. Palka et al., Appl. Surf. Sci. 394, 604 (2017), doi: 10.1016/j.apsusc.2016.10.002.
  51. W. H. Zachariasen, J. Amer. Chem. Soc. 54, 3841 (1932), doi: 10.1021/ja01349a006.
  52. V. V. Brazhkin, Y. Katayama, M. V. Kondrin et al., Phys. Rev. B 82, 146202 (2010), doi: 10.1103/PhysRevB.82.140202.
  53. N. B. Bolotina, V. V. Brazhkin, T. I. Dyuzheva et al., Письма в ЖЭТФ 98, 608 (2013) [JETP Lett. 98, 539 (2013)], doi: 10.1134/S0021364013220025.
  54. E. Soignard, O. B. Tsiok, A. S. Tverjanovich et al., J. Phys. Chem. B 124, 430 (2020), doi: 10.1021/acs.jpcb.9b10465.
  55. B. B. Бражкин, E. Вычков, A. C. Тверьянович, О. Б. Циок, ЖЭТФ 157, 679 (2020) [JETP 130, 571 (2020)], doi: 10.31857/S0044451020040112.
  56. B. A. Киркинский, B. Г. Якушев, сб: Экспериментальные исследования по манералогам (1969-1970), под ред. А. А. Годовикова, B. C. Соболева, Институт геологии и геофизики, Новосибирск (1971), с. 60. https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-eksperimentalnye-issledovaniya-po-mineralogii-1969-1970-god.pdf
  57. K. Trachenko and V. V. Brazhkin, Phys. Rev. B 83, 014201 (2011), doi: 10.1103/PhysRevB.83.014201.
  58. P. Espeau, J. L. Tamarit, M. Barrio et al., Chem. Mater. 18, 3821 (2006), doi: 10.1021/cm060090s.
  59. R. A. Street and A. D. Yoffe, J. Non-Cryst. Solids 8-10, 745 (1972), doi: 10.1016/0022-3093(72)90222-0.
  60. I. V. Skripachev, M. El-Amraoui, Y. Messaddeq, and S. H. Santagneli, Int. J. Appl. Glass Sci. 4, 256 (2013), doi: 10.1111/JJAG.12020.
  61. A. Loidl, P. Lunkenheimer, and K. Samwer, Phys. Rev. E 111, 035407 (2025), doi: 10.1103/PhysRevE.111.035407.
  62. Г. М. Орлова, В. А. Муромцев, Физика и химия стекла 5, 361 (1979).
  63. B. A. Ананичев, A. И. Демидов, A. H. Кудрявцев, Физика и химия стекла 11, 215 (1985).
  64. C. A. Angell, Science 267, 1924 (1995), doi: 10.1126/science.267.5206.1924.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025