Абизов О. С. Узагальнений підхід Гіббса у теорії нуклеації

У дисертаційній роботі побудовано нову теорію нуклеації, узагальнений метод Гіббса, у межах якої досліджено гомогенну та гетерогенну нуклеацію нової фази на прикладі бінарного регулярного розчину, рідини ван дер Ваальса, рідкої ртуті при адсорбуванні протонного пучка та створення пори при кристалізації розплаву діопсиду. Показано, що нуклеація, тобто перша стадія формування кластера, починаючи з метастабільних початкових станів, виявляє властивості, що нагадують спінодальний розпад: спочатку розмір кластера залишається майже постійним, а його склад змінюється, і тільки після того, як склад кластера досягне деякого критичного значення, його розмір починає зростати, хоча наявність активаційного бар'єра відрізняє процес нуклеації від справжнього спінодального розпаду. Крім того, показано, що утворення фаз як у метастабільних, так і нестабільних початкових станах поблизу класичної спінодалі може протікати через проходження хребта термодинамічного потенціалу, тобто через деякий активаційний бар'єр, незважаючи на те, що для нестабільних початкових станів значення роботи формування критичного кластера, що відповідає сідлової точці термодинамічного потенціалу, дорівнює нулю. Таким чином, показано, що концепція нуклеації - в модифікованій формі порівняно з класичною картиною - може також бути придатною для аналізу процесу утворення нової фази у нестабільному початковому стані, тобто, на відміну від класичного підходу Гіббса, узагальнений метод Гіббса дає опис формування нової фази як для бінодальної, так і для спінодальної ділянок фазової діаграми. Також показано, що при аналізі гетерогенній нуклеації нової фази в узагальненому підході Гіббса контактний кут і каталітичний фактор (фактор зменшення роботи утворення кластера критичного розміру за рахунок твердої поверхні) стають залежними від ступеня метастабільності (пересичення, переохолодження або перегрівання) системи.