Температурная зависимость теплоемкости С.

Сплошная линия – теория Дебая; горизонтальный пунктир – предел Дюлонга-Пти; пунктирная кривая – связанное с квантовым размерным эффектом отклонение теплоемкости от теории Дебая

Рис. 1

 

меньше, а при Т > 1 К – больше теплоёмкости крупнокристаллического серебра (рис. 2).

Удельная теплоемкость С наночастиц серебра

Диаметром 10 нм при Т £ 10К

Сплошная линия – теплоемкость массивного серебра; вторая линия – экспериментальные данные

Рис. 2

 

Этот экспериментальный результат хорошо согласуется с теоретическими выводами о квантовом размерном эффекте теплоёмкости наночастиц.

Измерения теплоёмкости наночастиц свинца диаметром 2,2; 3,7 и 6,6 нм и наночастиц индия диаметром 2,2 нм показали, что при Т < 10 К теплоёмкость С_v(r) наночастиц на 25-75 % больше теплоёмкости С_v крупнокристаллических металлов.

Измерения теплоёмкости наночастиц палладия Pd диаметром 3,0 и 6,6 нм, полученных конденсацией паров, представлены на рис. 3.

 

Температурная зависимость теплоемкости наночастиц Pd диаметром 3.0 нм (1), 6,6 нм (2) и массивного никеля (3)

Рис.3

Теплоёмкость крупнокристаллической меди и нанопорошков Cu c размером частиц порядка 50 нм были исследованы в интервале температур 1-20 К и 300-800 К. При всех изученных температурах наименьшую теплоёмкость имела массивная медь. Теплоёмкость наночастиц меди больше теплоёмкости массивной меди в 1,2-2,0 раза вплоть до 450 К. При дальнейшем повышении температуры происходит интенсивный рост наночастиц Cu и обусловленное этим понижение теплоёмкости до значений, соответствующих массивной меди.

Теплоёмкость наночастиц Ni диаметром 22 нм примерно в 2 раза больше теплоёмкости массивного никеля при 300-800 К. Экспериментально подтверждено также увеличение теплоёмкости наноразмерных частиц

In, Ga, V.