Физики доказали существование квазистабильных структур в расплавах мышьяка, сурьмы и висмута

Ученые Института физики Казанского федерального университета обнаружили существование в жидких равновесных однокомпонентных расплавах элементов подгруппы пниктогенов квазистабильных структур — короткоживущих цепочек атомов, которые делают среду более упорядоченной на атомарном уровне по сравнению с обычными жидкостями. Понимание структуры расплавов пниктогенов имеет важное значение при изготовлении на их основе устройств электроники.

Пниктогены, или подгруппа азота — химические элементы 15-й группы периодической таблицы химических элементов Менделеева, куда входят азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут и искусственно полученный радиоактивный московий.

Авторы исследовали структурные особенности жидких мышьяка, сурьмы и висмута и обнаружили, что взаимные расположения атомов в расплавах этих пниктогенов обнаруживают универсальные особенности, а квазистабильные структуры в них образуются по единому сценарию.

Квантово-механические расчеты подтвердили, что жидкие пниктогены отличаются от простых расплавов наличием квазистабильных структур. Наличие этих цепочечных структур во многом определяет ряд уникальных физических свойств этих расплавов, а также то, как именно происходит их затвердевание. Установлено уменьшение стабильности обнаруженных структур с увеличением их размера.

По мнению ученых, понимание физических процессов, происходящих на атомарном уровне, позволит создавать материалы на их основе с улучшенными электрическими и теплофизическими свойствами.