Про серйозне несерйозно (ч.1)

Так, я готовий!
Дівчата, сядьте, бо я не про те, що ви подумали: я про високе - тобто про науку!

Поспілкувавшись на минулому тижні із своєю науковою керівницею (така женщіна!.. ну, ви вже мабуть чули) і з паном Бокочем про перспективи моєї тутешньої наукової діяльності, я вирішив кинути пост про те, чим я тут займаюсь в робочі дні. Може комусь такі буде цікаво.

Не буду розповідати скільки я після мого приїзду прочитав тут літератури, але скажу, що немало, оскільки тематика сплавів досить далека від класичного опису (далеко не класичних) екситонів. Отже, читаючи цікавеньку (і не дуже) наукову літературу, я довідався, що при змішуванні рідких металів (деколи і неметалів) і їх подальшому охолодженні відбуваються досить цікаві штуки, а саме: в залежності від концентрації матриці і домішку, природи двох останніх, а також часу відпалу і способу охолодження (може щось і забув), утворюються різні за властивостями тверді матеріали. Основною характеристикою цих матеріалів є ступінь упорядкованості. Тут можуть бути різні ситуації: спав може утворити одну кристалічну гратку, в узлах якої розташуються атоми як розчинника, так і речовини, що в ньому розчиняється, причому розташування може бути хаотичним чи мати дальній порядок, може також виникнути ситуація, коли в одній частині кристалу зберуться атоми однієі речовини, а в іншій - іншої, або в різних частинах будуть спостерігатись всі речовини, що входять до сплаву, але їх концентрації будуть різними (не треба забувати, що при такому перебігу подій може змінитись і вид кристалічної гратки в залежності від концентрації компонентів). Отой процес розділення (на фази!) може відбуватись за двома механізмами: спінодальним розпадом (коли розділення йде у всьому кристалі одночасно з утворенням т. зв. спінодальних хвиль) або процесом зародження і росту (тут механізм утворення фази носить статистичний характер і подібний до утворення крапель в насиченому газі). Якщо в утвореній речовині можна виділити домінуючий вид кристалічної гратки з відповідними концентраціями компонент на ній, а в середині неї побачити утворення іншого типу (інша гратка, іншій стехіометричний склад, тощо), то такі утворення називають осади, або преципітації (precipitations). Їх наявність сильно впливає на механічні, електричні, оптичні (ще щось придумайте) властивості.

Не буду далі розповсюджуватись про ці загальні речі, про які можна почитати в багатьох книжках (фазові діаграми, методи досліджень, швидкість утворення і росту осадів, іх форму). Скажу тільки, що все відбувається згідно законів термодинаміки в сторону зменшення вільної енергії Гібса. Причому процес досягнення рівноважного стану може бути досить цікавим - в речовині може відбутись цілих ланцюжок фазових перетворень (precipitation sequence).

Тепер повернемось до мене красівого (що раніше був товстим і красівим) і подивимось де ж мій шматочок у цьому величезному пирогу з яблуками (преципітаціями, якщо кому так зрозуміліше).

Ще до мого візиту у Францію я мав на руках листа від наукового керівника, в котрому говорилось, що я буду займатись дослідженням ранніх стадій фазових перетворень у магнієвих сплавах. Чому магній? - Модно! (легкий дуже, але горить зараза...) Чому ранніх стадій? - Отут цікавіше. Справа в тому, що в відомих промислових магнієвих сплавах процес розпаду на фази відбувається таким чином, що на пізніх етапах преципітації мають не таку кристалічну гратку як магнієва матриця (магній - щільноупакована гексагональна - про це пізніше, а фази, що виділяються - одну з кубічних). А метод, яким ми будемо намагатись досліджувати (метод Монте-Карло на гратці) не дозволяє описувати зміну в кристалічній будові. Все б нічого - змініть метод та й описуйте все що заманеться!.. Але тут дві проблеми: по-перше, "на що змінити?", а, по-друге, наявність приладу "Sonde atomique" прив'язує нас до цього Монте-Карло, через те, що на виході обрахунків маємо такого ж типу картину, як і після експерименту.

Трошки про цей прилад, який у народі звуть "Атом Проб". Мало того, що тут на нього молиться уся лабораторія і при промовлянні його назви набожно хреститься (таких приладів у нас щось три чи чотири), то вони ще й мене - теоретика (не побоюсь цього слова) з трирічним стажем розрахунку нелінійного рівняння в частинних похідних - будуть змушувати працювати на цьому страховиську! Правда пан Бокоч казав, що то не експеримент, а просто лабораторна робота - бо усе ж працює і нічого навіть викруткою не треба ковиряти, але у мене всеодно залишаються якийсь звірячий острах перед невідомим.

Про принцип роботи, кому цікаво, - буквально два слова. Це така собі наворочена вакуумна лампа навпаки: катод і анод поміняні місцями і напруги побільші. Тепер з катода не летять електрони, а з анода вириваються кусками атоми і летять до детектора. На детекторі фіксуються координата і час льоту атома, а по часу льоту можна визначити відношення заряду до маси, а там вже й недалеко до визначення природи самого атома. Отак почекавши декілька годин можна побачити на екрані таку собі тривимірну мапу зразка, що досліджується з вказанням кожного атома поіменно. Зрозуміло, що таким чином ми можемо побачити усілякі кластери і скупчення - а нам тіки того і треба.

Далі буде...