Войти
В физике термин кластеры обозначает маленькие многоатомные частицы. Как показывает практика, любая частица, содержащая от 3 до 3 × 10 атомов, считается кластером. Двухатомные частицы также иногда считают кластерами. Двухатомная частица также может быть молекулой.
Термин может также относиться к организации протонов и нейтронов внутри атомного ядра, например альфа-частица (также известная как «α-кластер»), состоящая из двух протонов и двух нейтронов (как в ядре гелия ).
Хотя первые сообщения о кластерных видах относятся к 1940-м годам, наука о кластерах возникло как отдельное направление исследований в 1980-х годах. Одной из целей исследования было изучение постепенного развития коллективных явлений, характеризующих твердое тело. Это, например, цвет тела, его электропроводность, его способность поглощать или отражать свет и магнитные явления, такие как ферро-, ферри- или антиферромагнетизм. Это типичные коллективные явления, которые развиваются только в совокупности большого числа атомов.
Было обнаружено, что коллективные явления разрушаются при очень малых размерах кластеров. Оказалось, например, что небольшие кластеры из материала ферромагнетик являются суперпарамагнитными, а не ферромагнитными. Парамагнетизм не является коллективным явлением, что означает, что ферромагнетизм макросостояния не был сохранен переходом в наносостояние. Тогда был задан вопрос, например: «Сколько атомов нам нужно, чтобы получить коллективные металлические или магнитные свойства твердого тела?» Вскоре после того, как в 1980 г. были разработаны первые кластерные источники, к таким исследованиям было привлечено все большее сообщество ученых-кластеров.
Эта разработка привела к открытию фуллеренов в 1986 году и углеродных нанотрубок несколькими годами позже.
В науке много известно о свойствах газовой фазы; однако сравнительно мало известно о конденсированных фазах (жидкая фаза и твердая фаза). Исследование кластеров пытается преодолеть этот пробел в знаниях за счет кластеризации. атомы вместе и изучение их характеристик. Если бы достаточно атомов было сгруппировано вместе, в конечном итоге можно было бы получить жидкость или твердое тело.
Изучение атомных и молекулярных кластеров также приносит пользу развивающейся области нанотехнологии. Если новые материалы должны быть изготовлены из наноразмерных частиц, таких как нанокатализаторы и квантовые компьютеры, сначала необходимо понять свойства наноразмерных частиц (кластеров).
