Как взаимодействуют атомы Cu и Gd

На этой странице представлены результаты термодинамического расчёта взаимодействия 10 моль атомов Cu и 10 моль атомов Gd в газовой фазе, с учётом следующих допущений:

  • Приведён равновесный состав системы в указанном интервале температур при давлении 1 атм.
  • Каждое вещество рассматривается как индивидуальная фаза.
  • Фаза каждого конкретного газа-продукта не образует газовых растворов с другими фазами.
10 Cu + 10 Gd298–2852 K10 Cu + 10 Gd_-a;-b

10 Cu + 10 Gd2852–3000 K10 Gd_-a;-b + 10 Cu (gas)

Расчёт произведён с помощью химического калькулятора равновесного фазового состава.

Описание взаимодействий Gd и Cu*

Анализ термодинамического равновесия системы медь-гадолиний в газовой фазе указывает на отсутствие химического взаимодействия между данными элементами в широком температурном интервале. Отсутствие образования интерметаллических соединений или молекулярных кластеров при температурах до 2852 К свидетельствует о низком химическом сродстве этих компонентов в парообразном состоянии. С точки зрения электронной структуры, взаимодействие между переходным металлом (Cu) и лантаноидом (Gd) в газовой фазе может быть энергетически невыгодным по сравнению со стабильностью индивидуальных атомов или их чистых фаз.

Наблюдаемое поведение системы при переходе через порог 2852 К, вероятно, связано с физическим изменением состояния одного из компонентов, а не с началом химической реакции, так как состав продуктов остается элементарным. Столь высокая термическая устойчивость индивидуальных фаз говорит о том, что любые возможные соединения Cu-Gd обладают высокой свободной энергией образования в газовой фазе, что делает их синтез термодинамически затруднительным без внешнего воздействия или изменения давления.

Подобные расчеты имеют важное значение для материаловедения, в частности при проектировании процессов вакуумного напыления или соиспарения компонентов. Результаты подтверждают, что при создании тонких пленок из этих металлов методом физического осаждения из паровой фазы взаимодействие между частицами будет происходить непосредственно на подложке, а не в объеме газового потока. Это позволяет точно контролировать стехиометрию получаемого слоя, исключая влияние предварительно сформированных в газовой фазе соединений.



* Из-за большого количества расчетных данных, анализ расчетов осуществлялся нейросетью. В выводах могут присутствовать ошибки. Если вы обнаружили спорные моменты, напишите нам.