Кластеры

НазадВпередМеню Что такое кластер? Кластер - это объединение в систему однородных единиц. При этом данная система может считаться самостоятельным элементом обладающим определёнными свойствами. Понятие кластер входит во многие области науки - химию, физику, социологию, астрономию и т.д. В информатике существуют понятия, кластер - как единица хранения информации, кластер компьютеров, кластер серверов и кластер базы данных. Кластер – совокупность секторов, имеющих смежные номера. Может состоять из одного сектора (для дискет) или нескольких (для винчестера). Является минимальным адресуемым элементом данных для операционной системы.

НазадВпередМеню По аналогии с этими понятиями в нанотехнологиях тоже есть понятие кластера. Кластер это упорядоченное объединение атомов, которое можно представить как самостоятельную наночастицу с определёнными свойствами. По-английски Cluster означает «рой», «скопление». Подобно пчёлам, которые, собравшись в рой, действуют как единое целое, атомы, объединённые в кластер, также представляют собой единую наночастицу. Компьютерная модель кластера. Шарики разного цветаобозначают атомы разных веществ.

НазадВпередМеню Объединяясь в кластер, атомы выстраиваются в многогранники. Число атомов в кластере, построенном в виде правильного 12-вершинного многогранника, равно 13, 55, 147, 309, 561 и т.д. С таким количеством атомов кластер не распадается, поэтому эти числа называются «магическими», а кластеры с магическим числом атомов «магическими» кластерами. Как вы помните, фуллерены это молекулы, состоящие из атомов углерода. Но их можно назвать и кластерами углерода с чётным числом атомов. компьютерная модель магического кластера

НазадВпередМеню Российским учёным удалось создать гигантский кластер из атомов палладия. Он состоит из 561 атома этого металла. Такой огромный кластер был получен впервые в мире. Существует более сложный вид кластеров. В нём в кластеры объединяются не просто атомы, а другие небольшие кластеры. Такие сложные кластеры называются сверхкластерами. Как и обыкновенные кластеры, сверхкластеры с магическим числом кластеров или наночастиц также более устойчивы.

НазадВпередМеню Изучение кластеров помогает понять, как формируются свойства макроскопических тел, сколько част должно объединиться, чтобы их ансамбль обладал свойствами макроскопических образцов. Физические свойства кластера часто резко зависят от числа атомов в нем, поэтому некоторые исследователи аллегорически называют это число третьей координатой таблицы Менделеева. Верхней границей размеров кластера является такое число атомов, при котором дальнейшее добавление уже не меняет его физических и химических свойств, и кластер можно рассматривать как нанокристаллик. Обычно число атомов в нем достигает нескольких тысяч. Малые размеры нанокластеров позволяют управлять их физическими свойствами при малых воздействиях. Так, молекулярный оксидно- металлический кластер, размеры которого в 10 тысяч раз меньше толщины человеческого волоса, может оказаться основой молекулярной памяти. Для такой частицы добавление всего одного электрона уже заметно изменяет его физические свойства (электропроводность, электроемкость).

НазадВпередМеню Использование нанокластеров осложняется их активным тепловым движением: малые размеры делают возможными заметные перестройки их структуры. На рисунке изображены разные стадии «танца» нанокластера из 4 атомов цезия и 4 атомов йода в компьютерной редакции (моделировании) реально проведенного уникального эксперимента. Кластер принимает форму куба, кольца, ступеньки лестницы и все промежуточные формы. Все эти превращения осуществляются за счет внутренней энергии хаотического движения ионов, составляющих кластер.

НазадВпередМеню Литература Нанотехнологии и молекулярные компьютеры. / Н. Г. Рамбиди. – М.: ФИЗМАТЛИТ, – 256 с.