В работе представлены результаты расчетов колебательных свойств димеров и тримеров кобальта на поверхности Cu(110). Анализируются локальные плотности фононных состояний и их поляризации. Расчеты проводились с использованием потенциалов межатомного взаимодействия, построенных в приближении сильной связи. Показано, что как для димера, так и для линейного тримера наблюдается сохранение колебательных мод свободных кластеров, однако обнаруженная анизотропия локальной релаксации поверхности приводит к деформации межатомных связей и, как следствие, к расщеплению и сдвигу фононных частот.

В работе представлены результаты расчетов полной (латеральной и вертикальной) релаксации поверхностей меди (001) и (111) в присутствии малого кластера из адатомов Со (димер), локальных плотностей колебательных состояний и поляризации этих состояний. расчеты проводились с использованием потенциалов межатомного взаимодействия, построенных в приближении сильной связи (tight-binding approximation). Анализ полученных результатов показал, что присутствие димера кобальта приводит к модификации колебательных состояний повеехности меди, а также возникновению новых мод локализованных как на адатомах кластера. так и на поверхностных атомах подложки. Обнаруженная анизоропия релаксации поверхностей в направлении [001] приводит к деформации межатомных связей и расщеплению колебательных мод димера. Значения времени жизни колебательных состояний димера для обеих рассмотренных поверхностей практически равны, однако обнаружен частотный сдвиг.

С использованием межатомных потенциалов взаимодействия, полученных в приближении сильной связи, исследованы колебательные свойства малых кластеров кобальта (димер и тример), адсорбированных на поверхность меди (111). Обсуждаются полная (латеральная и вертикальная) релаксация поверхности, локальная плотность фононных состояний, а также поляризация колебательных мод кластеров и атомов подложки. Показано, что адсорбция малых кластеров кобальта приводит к локальной модификации колебательных свойств поверхности подложки, а также к возбуждению новых вибрационных мод, локализованных как на адатомах кластера. так и на поверхностных атомах подложки. Увеличение размера кластера приводит к снижению интенсивности и уширению пиков локальной плотности состояний, а также к сдвигу их частот.

С использованием межатомного потенциала взаимодействия, полученного в приближении сильной связи, рассчитаны энергии связи и колебательные частоты свободных малых кластеров кобальта до двадцати атомов включительно. Показана определяющая роль минимальной частоты колебаний кластера в оценке его динамической устойчивости. На основании анализа энергетических параметров и колебаний кластера показано, что для Co стабильными являются кластеры с числом атомов n= 4,6,13 и 19.

С использованием межатомных потенциалов взаимодействия, полученных в приближениях сильной связи, проведено исследование релаксации поверхности (111) меди в присутствии малых (трех-, семиатомных) кластеров Cu, Cr, Al. Показано, что кластеры создают области локальных сжатий и растяжений поверхности подложки. Размеры областей локальных изменений структуры подложки зависят как от структуры поверхности, так и от размера и материала кластера.

С использованием потенциалов межатомных взаимодействий, полученных в приближении сильной связи, исследуются релаксация и колебательные свойства системы "кластер - подложка" в зависимости от структуры и размера кластера. Показано, что структура кластера влияет на релаксационные эффекты подложки и миграционную подвижность кластера. Фононный спектр системы определяется смешанными колебаниями адкластера и ближайших к нему атомов подложки. независимо от размеров и структуры кластера всегда имеются локализованные на адкластере продольные моды несостоявшихся трансляций и поворотов, а также дипольно-активная мода совместных вертикальных колебаний адкластера и подложки.

С использованием формализма теории функционала плотности проведены расчеты равновесных длин и энергии связи, частот колебаний, ширины HOMO-LUMO-щели, энергии магнитной анизотропии для однокомпонентных и двухкомпонентных димеров тяжелых p-элементов с выраженным релятивистским эффектом IV (Sn, Pb), V (Sb, Bi) и VI (Se, Те) групп. Показана необходимость учета спин-орбитального взаимодействия, которое оказывает существенное влияние на энергетические параметры кластеров. На основе анализа полученных данных установлено, что димеры Pb-Te, Pb-Se, Sn-Te, Sn-Se имеют наибольшую щель на уровне Ферми и обладают наименьшей реактивностью. Для всех однокомпонентных и двухкомпонентных димеров рассчитана энергия магнитной анизотропии и определено направление оси легкой магнетизации.

Книга освещает круг вопросов, которые могут составить область науки о нанообъектах, процессах и явлениях, проходящих на уровне размеров 1-100 нм. В этой области наблюдаются эффекты, чувствительные как к отдельным атомно-молекулярным уровням энергии, так и к коллективным свойствам тел. Развитие науки о нанокластерах и наносистемах и методов их исследования привело к созданию нанотехнологии, наноматериалов и наноустройств, отличающихся уникальными свойствами и перспективами применения. Книга представляет собой попытку соединения теоретических и экспериментальных данных о нанокластерах и наносистемах с некоторыми вопросами более общего, вводного характера: методами исследования нанокластеров и поверхности твердого тела и микроскопическими и термодинамическими подходами к изучению нанокластеров и поверхности. Такая структура книги нашла свое отражение благодаря работам автора и Институте химической физики им. Н.Н. Семенова РАН и чтению курса лекций по физико-химии нанокластеров и наноструктур В Московском государственном университете им. М.И. Ломоносова, на факультете наук о материалах. Книга может быть полезной как для студентов и аспирантов, так и для научных работников, ведущих исследования или начинающих работать в области нанотехнологий.