Механизмы кристаллизации жидкого углерода, полученного при плавлении графита импульсом лазера в газовых средах с давлением ∼ 10 МПа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат физико-математических наук Турчанинов, Михаил Александрович

• Турчанинов, Михаил Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Турчанинов, Михаил Александрович

Введение и постановка задач исследования.

Глава I. Обзор литературы.

1.1. Аллотропия и фазовая диаграмма углерода.

1.2. Избранные вопросы фазовой диаграммы углерода.

1.2.1. Экспериментальные данные по давлению в тройной точке углерода графит-жидкость-пар.

1.2.2. Линия плавления алмаза и параметры тройной точки алмаз— графит-жидкость.

1.2.3. Проблема метастабильного продолжения линии плавления алмаза в область давлений близких к 10 МПа.

1.3. Зародышеобразование при' затвердевании переохлажденной жидкости.

1.4. Наблюдения плавления и затвердевания графита, не связанные с определением давления в тройной точке углерода графит-жидкость-пар

1.5. Конкретизация задач исследования.

Глава II. Установка с лазерным нагревом для получения образцов затвердевшего жидкого углерода и методы исследования их структуры и морфологии.

2.1. Экспериментальная установка.

2.1.1. Газостат и система создания высокого давления.

2.1.2. Лазерный источник нагрева и оптический тракт.

2.1.3. Рабочая ячейка.

2.2. Характеристика исходных образцов графита и последовательность проведения экспериментов.

2.3. Примененные методы исследования морфологии, структуры и состава образцов затвердевшего жидкого углерода.

2.3.1. Методы исследования морфологии поверхности образцов.

2.3.2. Методы исследования структуры образцов.

2.3.3. Методы исследования химического состава образцов.

2.4. Временные и пространственные масштабы процессов.

2.5. Результаты наладочных экспериментов.

2.6. Выводы.

Глава III. Исследование механизмов и продуктов кристаллизации жидкого углерода, полученного плавлением базисной грани графита.

3.1. Прецизионное определение давления в тройной точке углерода графит-жидкость-пар.

3.2. Явления, сопровождающие лазерный нагрев.

3.2.1. Обратный поток пара на поверхность.

3.2.2. Термомеханические процессы.

3.3. Исследование слоисто-спирального роста графита.

3.3.1. Слоисто-спиральный рост графита при рне> ртг.

3.3.2. Слоисто-спиральный рост графита при рне< ртг.

3.4. Протуберанцы.

3.5. Цилиндрические структуры.

3.6. Обсуждение результатов.

Глава IV. Исследование механизмов и продуктов кристаллизации жидкого углерода, полученного плавлением призматической грани графита.

4.1. Исследование формо- образования при затвердевании жидкого углерода, полученного плавлением призматической грани НОРв.

4.2'. Исследование структуры образцов.

4.3. Выводы.

Глава V. Поверхностные свойства на границе раздела жидкий углерод и модели процессов затвердевания.

5.1. Определение краевого угла смачивания жидким углеродом базисной грани графита.

5.2. Построение метастабильного продолжения линии плавления алмаза до давления 10 МПа.

5.2.1. Оценка температуры плавления метастабильного алмаза.

5.2.2. Расширенная линия плавления алмаза с областью сосуществования метастабильных состояний жидкий углерод-алмаз.

5.2.3. Оценка достоверности известных линий плавления алмаза.

5.3. Оценка баланса энергии во время образования графитового и алмазного зародышей.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Механизмы кристаллизации жидкого углерода, полученного при плавлении графита импульсом лазера в газовых средах с давлением ∼ 10 МПа»

Прогресс науки в большой степени связан с новыми веществами и материалами, а также разработкой новых методов получения уже известных веществ. Применительно к углеродным материалам наибольший фундаментальный и практический интерес представляют полученные в последние десятилетия метастабильные при нормальных условиях твердые структуры, такие как фуллерены [27], в том числе полимеризованные [82], нанотрубки [39, 123], карбин [28, 54, 77, 112], сверхплотная фаза кристаллического углерода С8 [130, 99], алмаз [109], в том числе наноалмазы [70], онионы [79] и некоторые другие, включая углеродный сплав [129]. С другой стороны, из стабильной фазы трехмерно упорядоченного графита совершенной монокристаллической структуры выделен двумерный кристалл графен [110]. Острийные, ступенчатые, с развитой поверхностью нано- структуры, обладают высокой эмиссионной способностью. Углерод с. периодическим, волнообразным профилем поверхности представляет интерес для микромеханики и микроэлектроники. Для получения углеродных материалов находят широкое применение- такие методы как осаждение из газовой фазы, твердофазные превращения [132], техника ударных волн, метод алмазных наковален и только потенциал расплавных методов недостаточно исследован.

Это связано с экстремально высокими параметрами жидкого углерода (по некоторым данным выше 4800 К и 10 МПа, по другим 4000 К и 0.1 МПа), который остается одним из самых малоизученных расплавов простых веществ. Большой вклад в определение этих параметров внесен работами, выполненными в ОИВТ РАН [5, 14, 34, 107, 116], но окончательной ясности нет до сих пор, что тормозит продвижение расплавных методов. В некоторой степени это может быть связано с тем, что ряд исследований выполнен с использованием не полностью графитизированных, метастабильных форм углерода, например, стеклоуглерода [67, 68].

Поэтому неудивительно, что среди методов получения новых форм углерода практически отсутствуют методы кристаллизации расплава углерода и углеродного пара при участии жидкой фазы. По сути, отсутствует целый пласт технологий, широко применяющихся для получения металлов, и сплавов, полупроводников и полимеров. Следует, правда, упомянуть о методах получения нанотрубок по механизму пар-жидкость-кристалл [39], но в этом случае рост идет из жидкого карбида, например №С, а не из однокомпонент-ного жидкого углерода.

В то же время углерод, имея столь высокое давление в тройной точке,' предоставляет уникальную возможность для. синтеза1 метастабильных фаз. Действительно, выдерживая строго изобарные условия плавления графита, в, условиях импульсного лазерного нагрева, находящиеся в непосредственной близости к тройной точке углерода; можно получать сколь угодно малые количества жидкости. Импульсные методы плавления графита,, применяемые для получения жидкого состояния, обеспечивают в этом случае и сверхвысокие скорости закалки1. Как известно, скорости закалки жидкости более 106 К/с могут приводить к образованию метастабильных твердых фаз, в том числе метастабильных фаз высокого давления в области стабильности фазы низкого давления [61].

В настоящий момент известна всего одна стабильная фаза высокого давления, линия, плавления которой имеет безусловное место на фазовой диаграмме углерода - это алмаз. Достаточно точно экспериментально определено» давление в тройной точке алмаз-графит-жидкость величиной около 12ГПа [74]. Метастабильные состояния веществ, имеющих области стабильности на фазовой- диаграмме являются неотъемлемой частью фазовых диаграмм. Им соответствуют области сосуществования метастабильной фазы с

1 Этому препятствует невысокая точность (на уровне 2 МПа), с которой в настоящее время определено давление в тройной точке. , переохлажденным (метастабильным) жидким состоянием, в которых они находятся в квазиравновесном состоянии, отделенном от состояния глобального равновесия энергетическим барьером. Такая область для алмаза грубо очерчена на фазовой диаграмме углерода до давления 5 ГПа [74]. Для мета-стабильного алмаза достаточно хорошо известны и термодинамические свойства, в области температур не превышающих 2000 К [92].

Термодинамика указывает на возможность получения из жидкого углерода алмаза даже-за пределами области его существования на фазовой диаграмме углерода. Для этого жидкость должна быть переохлаждена ниже температуры плавления метастабильного алмаза, при которой его потенциал Гиббса сравнивается с потенциалом метастабильной жидкости. Получение других модификаций углерода, за исключением возможно карбина, таким путем проблематично- поскольку их потенциал значительно выше, чем для-алмаза.

Дискутируется вопрос о месте на фазовой диаграмме углерода-карбина. Предполагается, что при температуре выше 2600 К и давлении в районе 0.1 МПа происходит твердофазный переход' графит-карбин. Более того, в работах [3-7, 35-36, 103, 126] предполагается, что углерод может быть расплавлен при давлении около 0.1 МПа и температуре около 4000 К. Однако на сегодняшний момент собранных данных явно недостаточно для однозначных выводов, поэтому область существования карбина* представлена на фазовой диаграмме углерода в версии1 Банди лишь условно, также как область плавления карбина. Эта ситуация требует разработки новых нестандартных решений: Одним из возможных подходов является детальное изучение механизмов кристаллизации жидкого углерода в различных условиях на основе апробированных методов физико-химического исследования структуры и морфологии вещества на нано-уровне, часть из которых становится доступной только в последнее время. При этом, конечно, должна учитываться специфика примененных методов создания давления и нагрева графита. Другим важным аспектом является тщательное исследование вопроса, является ли процесс затвердевания жидкого углерода, полученного в эксперименте, равновесным, или имеется отклонение от равновесия.

Именно алмаз и карбин, наряду с графитом, скорее всего, должны образовываться в процессах неравновесной кристаллизации жидкого углерода. Можно предположить, что другие метастабильные фазы, такие как фуллерен, нанотрубки, имеют слишком высокие значения энергии Гиббса и для них условия квазиравновесия с переохлажденным, а тем более стабильным жидким углеродом выполнены быть не могут.

Таким образом, термодинамическому анализу на сегодняшний момент поддается только ситуация, касающаяся сосуществования переохлажденного жидкого углерода с метастабильным алмазом. При этом надо исходить из термодинамического положениям том; что образование метастабильных фаз возможно только в случае переохлаждения расплава ниже температуры плавления метастабильной фазы, которая1 оказывается всегда ниже температуры плавления стабильной1 фазы.

Вопросы формо- и структуро- образования фактически не исследованы ни для равновесных, ни для неравновесных условий кристаллизации жидкого углерода, а также для пара при участии жидкой' фазы. Ранее эти вопросы затрагивались в основном в связи с исследованиями параметров фазовых равновесий в углероде. Вместе с тем, термодинамика переохлажденного жидкого углерода, особенности гомогенного и гетерогенного зародышеобразова-ния, анализ источников зарождения роста, вопросы смачиваемости и межфазного взаимодействия практически не рассматривались ни в экспериментальном, ни в теоретическом плане. Например, отсутствует необходимый при анализе механизмов затвердевания набор* поверхностных свойств жидкого углерода и поверхностей раздела фаз (угол смачивания 0Ж, поверхностная энергия ахж).

Выбор методов плавления графита крайне ограничен. Локальный переплав лазерным импульсом умеренной длительности (микро- и мили- секунды) в газостате стоит в одном ряду с взрывом проволочек и техникой алмазных наковален в сочетании с лазерным нагревом. Он позволяет потенциально достичь существенных переохлаждений жидкости в изобарных условиях за счет ее контакта с нерасплавленным графитом. Многообразие маршрутов затвердевания и конечных форм углерода при таком способе плавления графита связано со следующими обстоятельствами: основные грани графита - плотноупакованная базисная (001) и рыхлая призматическая (100) имеют на порядок различающиеся поверхностные энергии, что позволяет управлять величиной активационного барьера для1 образования критического зародыша;

2. изобарные условия плавления графита в непосредственной близости к давлению в тройной точке графит-жидкость-пар, позволяют получать слои жидкости, достаточно тонкие для формирования наноструктур;

3. пластическое деформирование графита в зоне кратера, предшествующее плавлению, может сопровождаться появлением дислокаций и характерных структур роста, зарождающихся на дислокациях, слоисто-спирального типа;

4. легкость реализации роста по механизму пар-жидкость-кристалл;

5. возможность получения структур с характерным размером длины волны лазера, имеющих интерференционную волновую природу, так называемых периодических поверхностных структур.

Однако специфика плавления, связанная с определенной динамикой фронтов плавления и затвердевания, наличием значительных термонапряжений, и существенным испарением вещества, возможные отклонения от равновесных состояний должны быть тщательно исследованы.

Другим фундаментальным, но малоизученным вопросом, имеющим отношение к синтезу новых углеродных фаз, является вопрос о роли жидкой фазы при кристаллизации углеродного пара с параметрами, превышающими тройную точку кристалл—жидкость-пар в соответствие с механизмом пар— жидкость-кристалл. Отсутствие такой информации затрудняет разработку научных основ синтеза новых углеродных структур из пара с такими параметрами.

Таким образом, задачи синтеза новых углеродных структур, изучения механизмов кристаллизации, проблема метастабильности углерода и уточнение фазовой диаграммы углерода, в особенности метастабильных продолжений линий плавления и положения тройной точки графит-жидкость-пар, оказываются органически взаимосвязаны.

Структура, формы и механизмы получения метастабильного и наност-руктурированного углерода переплавом графита импульсом лазера остаются недостаточно изученными, что делает проведение таких исследований актуальным.

Цели работы

Затронутый круг вопросов позволяет сформулировать следующие цели настоящего исследования:

1. Уточнить значение давления ртг в тройной точке углерода графит-жидкость-пар.

2. Определить основные механизмы, морфологию и структуру продуктов затвердевания жидкого углерода, полученного локальным плавлением различных граней графита импульсом лазера в изобарных условиях.

3. Определить причины отсутствия переохлаждения при плавлении базисной грани графита.

4. Определить каталитическую способность граней графита по отношению к собственному расплаву.

5. Определить возможность и термодинамические условия получения мета-стабильного алмаза при затвердевании жидкого углерода.

6. Определить роль жидкой фазы при росте углерода из пара по механизму пар-жидкость-кристалл.

Научная новизна работы

1. Получены новые данные по давлению в тройной точке углерода графит-жидкость-пар.

2. Впервые показано, что слоисто-спиральный рост из пара на винтовой дислокации по механизму пар-графит осуществляется посредством вторичных винтовых дислокаций, а по механизму пар-жидкость—графит — посредством атомно-гладких террас.

3. Впервые в веществе переплавленной при давлении 12 МПа призматической грани графита НОРв обнаружены метастабильные фазы алмаз и карбин. Образование метастабильного алмаза объяснено гомогенным зародышеоб-разованием на фронте затвердевания и переохлаждением жидкости ниже температуры плавления метастабильного алмаза, при которой критический зародыш имеет структуру алмаза.

4. Впервые оценена температура плавления метастабильного алмаза при давлении, близком к давлению в тройной точке углерода графит-жидкость-пар.

5. Построена линия сосуществования метастабильных жидкого углерода и алмаза, причем -для давления в диапазоне 10 МПа - 5 ГПа впервые.

6. Впервые измерен краевой угол смачивания базисной грани графита жидким углеродом, и для граней (001) и (100) графита оценен каталитический фактор, определяющий зародышеобразование при гетерогенном процессе.

Научная и практическая ценность работы Результаты могут быть использованы при решении следующих актуальных задач:

1. найденная совокупность механизмов кристаллизации жидкого углерода может быть использована для надежной идентификации плавления графита по структуре и морфологии продуктов затвердевания в различных процессах;

2. построенная линия сосуществования метастабильных жидкого углерода и алмаза, а также новые данные по давлению в тройной точке углерода могут использоваться при моделировании фазовых превращений в углероде;

3. разработанный подход к оценке температуры плавления алмаза в области * стабильности графита и построению линии сосуществования метастабильных жидкого углерода и алмаза к нахождению температур плавления других метастабильных фаз углерода и определению метастабильных продолжений их линий плавления;

4. равновесный характер процесса кристаллизации жидкого углерода на базисной грани НОРв подтверждает, равновесность измеренной в работе [14] температуры плавления графита;

5. значение краевого угла смачивания жидким углеродом базисной грани

I, графита, оценки поверхностной энергии и каталитического фактора могут быть использованы для разработки фундаментальных основ новых технологий роста углеродных структур из жидкого углерода;

6. обнаружение жидкой капли на ростовой ступени при слоисто-спиральном росте из пара в качестве основы, методов получения атомно-гладких слоев графита для нанотехнологических приложений и интенсификации процессов роста углерода с использованием механизма пар-жидкость-графит.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Новые данные по величине давления в тройной точке углерода графит' жидкость—пар, составившей 10.7 ± 0.2 МПа.

2. Связь морфологии ростовой террасы, формирующейся при слоисто-спиральном росте графита на винтовой дислокации, и механизма ее образования из углеродного пара: при росте по механизму пар-графит терраса образована эшелонами элементарных ступеней, а по механизму пар-жидкость-графит атомно-гладкими террасами.

3. Результат определения краевого угла смачивания жидким углеродом базисной грани графита величиной 40 ± 10°.

4. Наблюдение образования метастабильных твёрдых фаз алмаза и карбина в результате переплава призматической грани НОРО импульсом лазера длительностью 1 мс в изобарных условиях с давлением 12 МПа.

5. Механизм гомогенного образования метастабильного алмаза при закалке жидкого углерода путем его переохлаждения ниже температуры плавления метастабильного алмаза.

6. Термодинамическая оценка температуры плавления метастабильного алмаза при давлении 12 МПа величиной 4160 ± 50 К и аналитическая зависимость в форме двухпараметрического уравнения Симона, отражающая параметры области сосуществования стабильных и метастабильных жидкого углерода и алмаза до давления 12 МПа.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения и списка литературы.

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Турчанинов, Михаил Александрович

112 Выводы

1. Экспериментально определено пороговое давление жидкого углерода 10.7 МПа, при котором происходит появление затвердевших капель, обусловленное плохой смачиваемостью (0Ж = 40±10°) базисной грани (001) графита НОРО собственным расплавом. Показано, что при этом давлении механизм слоисто-спирального роста из пара на винтовой дислокации изменяется от роста посредством вторичных винтовых дислокаций к росту атом-но-гладких террас с жидкой каплей на ростовой ступени. В пределах погрешности это давление совпадает с давлением в тройной точке углерода графит-жидкость-пар из работы [74]. Для объяснения равновесности процесса затвердевания привлечены наблюдения слоисто-спирального роста из пара эшелонов элементарных ступеней толщиной в один атомный слой графита в направлении оси «с». Оцененный по экспериментальным данным размер критического зародыша в этом процессе составил гкр =1 нм. Столь малая величина приводит к безактивационному росту графита, в отсутствие существенного переохлаждения жидкости. Это связано с катализирующим влиянием ступени графита в ориентации (100), которая полностью смачивается расплавом и появляется на грани (001) в результате механического стресса при нагреве.

2. Экспериментально показано, что жидкий углерод, полученный плавлением призматической грани (100) НОРв, затвердевает неравновесно в структуре углеродного сплава из углерода с различной степенью гибридизации, в том числе карбина, алмаза и разупорядоченного углерода, с глобулярной морфологией, свидетельствующей о гомогенном характере зародышеоб-разования. Предложена модель, согласно которой рост метастабильного алмаза из жидкого углерода может происходить при выполнении двух условий: переохлаждения жидкости ниже оцененной температуры плавления метастабильного алмаза, при которой, также по оценке, критический зародыш имеет структуру алмаза и гомогенного зародышеобразования на фронте затвердевания, движущегося от поверхности вглубь расплава. Выполненная термодинамическая оценка температуры плавления метастабильного алмаза при давлении ЮМПа величиной 4160±50К и построенная аналитическая зависимость в форме двухпараметрического уравнения Симона, отражающая мета-стабильное продолжение равновесной линии плавления алмаза Банди от тройной точки алмаз-графит-жидкость до давления 10 МПа, подтверждают достоверность предложенной модели.

Заключение

Автор благодарит релецкого В.Э. [и Савватимского А.И. за помощь и поддержку при выполнении настоящей диссертационной работы.

Особую благодарность автор выражает Брыкину М.В. и Фокину JI.P.

За анализ структуры и морфологии экспериментальных образцов автор признателен Аверину A.A., Букалову С.С., Дубинчуку В.Т., Исхаковой Л.Д., Колташеву В.В., Мельнику H.H.

Автор благодарен Кириллину A.B., Костановской М.Е., Костановско-му A.B., Чернову A.A. за плодотворное обсуждение научных результатов.

Автор выражает благодарность Агранату М.Б. за предоставленную возможность проведения исследований на атомно-силовом микроскопе.

Автор благодарен Лысенко И.Ю. за помощь в разработке экспериментальной ячейки и проведении расчетов.

Самую большую благодарность автор выражает своему руководителю - Башарину Андрею Юрьевичу, без которого эта работа вряд ли когда-либо была бы выполнена.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Турчанинов, Михаил Александрович, 2010 год

1. Анисимов С.И., Имас Я.А., Романов Г.С., Ходыко Ю.В. Действие излучения большой мощности на металлы // под ред. Бонч-Бруевича A.M. и Ельяшевича М.А. М.: Наука. 1970. 272 с.

2. Асиновский Э.И., Батенин В.М., Климовский И.И., Марковец В.В. Наблюдение образования оплава углерода на поверхности пирографито-вого катода во время горения угольной дуги атмосферного давления // Доклады Академии Наук. 1999. Т. 369. № 5. С. 614-616.

3. Асиновский Э.И., Кириллин A.B., Костановский A.B. К вопросу о фазовой диаграмме углерода в окрестности тройной точки твердое тело-жидкость-пар // ТВТ. 1997. Т. 35. № 5. С. 716-721.

4. Асиновский Э.И., Кириллин A.B., Костановский A.B. Экспериментальное исследование термических свойств углерода при высоких температурах и умеренных давлениях // УФН. 2002. Т. 172. № 8. С. 931-944.

5. Асиновский Э.И., Кириллин A.B., Костановский A.B., Фортов В.Е. О параметрах плавления углерода. // ТВТ. 1998. Т. 36. № 5. С. 740-745.

6. Асиновский Э.И. О возможности плавления графита в дуге при атмосферном давлении // ТВТ. 1999. Т. 37. № 3. С. 505-508.

7. Ахманов С. А., Емельянов В. II., Коротеев Н. И., Семиногов В. Н. Воздействие мощного лазерного излучения на поверхность полупроводников и металлов: нелинейно-оптические эффекты и нелинейнооптическая диагностика// УФН. Т. 47. В. 4. С.675-745.

8. Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.M. Физические величины: Справочник. -М.: Энергоатомиздат. 1991. С. 100.

9. Байдаков В.Г., Проценко С.П. Метастабильные продолжения линий фазовых равновесий и особые точки простого вещества // ЖЭТФ. 2006. Т. 130. №6. С. 1014-1026.

10. Баранов A.B., Бехтерев А.Н., Бобович Я. С., Петров В.И. Интерпретация некоторых особенностей в спектрах комбинационного рассеяния графита и стеклоуглерода // Оптика и спектроскопия. 1987. Т.62. В.5. С. •1036-1044.

11. Бартон В., Кабрера Н., Франк Ф. Элементарные процессы роста кристаллов // под ред. Лемлейна Г.Г., Чернова A.A. М.: Иностр. Лит. 1959. С.11.

12. Башарин А.Ю. Бинарная структура жидкого углерода низкой плотности. М.: ОИВТ РАН. Препринт №8-490. 2006. С. 5.

13. Башарин А.Ю., Брыкин М.В., Марин М.Ю. и др. Пути повышения точности измерений при экспериментальном определении температуры .плавления графита // ТВТ. 2004. Т. 42. № 1. С. 64-71.

14. Башарин А.Ю., Дождиков B.C., Дубинчук В.Т. и др. Фазы быстрой закалки жидкого углерода // ПЖТФ. 2009. Т. 35. № 9. С. 84-92.

15. Бражкин В.В. Межчастичное взаимодействие в конденсированных средах: элементы «более равные, чем другие» // УФН. 2009. Т. 179. В. 4. С. 393-401.

16. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. -М.: Техносфера. 2004. С. 157.

17. Букалов С. С., Михалицын Л.А., Зубавичус Я.В., Лейтес Л.А., Новиков

18. Ю.Н. Исследование строения графитов и некоторых других sp2 углеродных материалов методами микро-спектроскопии KP и рентгеновской дифрактометрии// Рос. хим. журнал. 2006. Т. 1 №1. С. 83-91.

19. Вейко В.П., Либенсон М.Н., Червяков Г.Г., Яковлев Е.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. М.: Физматлит. 2008. 312 с.

20. Верещагин Л.Ф., Фатеева Н.С. Кривые плавления графита, вольфрама и платины до 60 кБар // ЖЭТФ. 1968. Т.55. № 4. С. 1145.

21. Верещагин Л.Ф., Яковлев E.H., Бучнев JI.M., Дымов Б.К. Условия термодинамического равновесия алмаза с различными углеродными материалами//ТВТ. 1977. Т. 15. №2. С. 316-321.

22. Гиваргизов Е.И. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара. -М.: Наука. 1977.304 с.

23. Даниленко В.В. Ударноволновое спекание наноалмазов // ФТТ. 2004. Т. 46. В. 4. С. 693-697.

24. Дубинчук В.Т., Батурин Г.Н. Микроструктуры океанских фосфоритов. -М.: Наука. 1979. 198 с.

25. Евсеев В.Н., Кириллин A.B., Шейндлин М.А. Исследование фазовой диаграммы углерода в широком диапазоне давлений с использованием лазерного нагрева // Промышленная теплотехника. 1982. Т. 4. № 3. С 87-91.

26. Ежов A.A., Герасимова Л.П. Разрушение металлов. М.: Наука. 2004. 400с.

27. Елецкий A.B., Смирнов Б.М. Фуллерены и структуры углерода. // УФН. 1995. Т.165. № 9. С. 977-1009.

28. Жук А.З., Бородина Т.И., Милявский В.В., Фортов В.Е. Ударноволновой синтез карбина из графита // ДАН. 2000. Т. 370. №3. С. 328331.

29. Жуков A.A. Снежной P.JI. Расчет парциального мольного объема углерода в расплавах Fe-C и мольного объема переохлажденного жидкого углерода//Металлы. 1976. № 1. С. 146-149.

30. Заботнов C.B., Голованъ Л.А., Остапенко И.А. и др Фемтосекундное наноструктурирование кремниевых поверхностей // Письма ЖЭТФ. 2006. Т. 83. В. 2. С. 76-79.

31. Захаров В.В., Лукьянов Г.А. Моделирование неравновесного истечения газа в вакуум из стационарного источника // Матем. Моделирование. 2001. Т. 13. №6. С. 70-75.

32. Исхаков P.C., Комогорцев C.B., Столяр C.B., Прокофьев Д.Е., Жигалов

33. B.C., Балаев А.Д. Правило ступеней Оствальда в пленках метастабиль-ных нанокристаллических сплавов Fe-C, полученных методом им-пульсно-плазменного испарения // Письма в ЖЭТФ. 1999. Т.70. В. 11.1. C. 727-732.

34. Кириллин A.B., Шейндлин М.А., Коваленко М.Д., Живописцев B.C. Экспериментальное исследование давления пара углерода в области температур 5000-7000 К с использованием стационарного лазерного нагрева // ТВТ. 1985. Т. 23. № 4. С. 699-706.

35. Куксин А.Ю., Норман Г.Э., Стегайлов В.В. Фазовая диаграмма и спи-нодальный распад метастабильных состояний Леннард-Джонсовской системы // ТВТ. 2007. Т. 45. № 1. С. 43-55.

36. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок // под ред. В.Я. Панченко. -М.: Физматлит. 2009. 664 с.

37. Лозовик Ю.Е., Попов A.M. Образование и рост углеродных наноструктур фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов.// УФН. 1997. Т. 167. №7. С.751-774.

38. Мальков И.Ю., Филатов Л.И., Титов В.М. и др. Образование алмаза из жидкой фазы // Физика горения и взрыва. 1993. № 29. Т. 24. Р. 131-134.

39. Май Л.И., Малиновский Ю.А., Семилетов С.А. Кристаллические фазы углерода // Кристаллография. 1990. Т. 35. В. 4. С. 1029-1039.

40. Матюшенко II.Н., Стрелъницкий В.Е., Гусев В.А. Новая плотная модификация кристаллического углерода С8// Письма в ЖЭТФ. 1979. Т.ЗО. В.4. С. 218-221.

41. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. М.:1. Техносфера. 2004. 144 с.

42. Найдич Ю.В., Григоренко Н.Ф., Перееертайло В.М. Исследование капиллярных свойств в системе кристалл-собственный расплав в процессе роста и плавления кристаллов // Известия Академии наук СССР. Серия физическая. 1980. Т. 44. № 2. С. 236-241.

43. Нода Т. (Результаты, представленные Хисао Мии) // В. Сб.: Исследования при высоких температурах. М.: Мир. 1962. С. 471.

44. Островская Л.Ю. Закономерности смачивания аморфных, нанокла-стерных, микро-, нанокристаллических пленок углерода и ряда бинарных соединений. // Автореферат на соискание научной степени доктора химических наук. Киев. 2008.

45. Островский В.С, Вергильев Ю.С., Костиков В.И., Шипков H.H. Искусственный графит. -М.: Металлургия. 1986. С.215.

46. Понятовский Е.Г. Псевдокритическая точка на кривой плавления мета-стабильной фазы // Письма в ЖЭТФ. 1997. Т. 66. В. 4. С. 260-262.

47. Прохоров A.M., Конов В.И., Урсу И., Михэилеску И.Н. Взаимодействие лазерного излучения с металлами. М.: Наука. 1998. 538 с.

48. Рашкович JI.H., Гвоздев Н.В., Яминский И.В. Механизм движения ступеней при кристаллизации лизоцима// Кристаллография. 1998. Т. 43. № 4. С. 745-750.

49. Рашкович JI.H., Гвоздев Н.В., Силъникова М.И., Чернов A.A. Флуктуации скорости движения ступеней и формирование дислокационной спирали на грани (101) моноклинной модификации лизоцима // Кристаллография. 2002. Т. 47. № 5. С. 925-932.

50. Скрипов В.П., Файзуллин М.З. Термодинамика плавления и уравнение Симона // ТВТ. 1999. Т. 37. № 5. С. 814-829

51. Скрипов В.П., Файзуллин М.З. Фазовые переходы кристалл-жидкостьлпар и термодинамическое подобие. М.: Физматлит. 2003. 160 с.

52. Сладков A.M. Карбин третья аллотропная форма углерода. - М.: Наука. 2003. 152 с.

53. Соболев В. Д., Starov V.M., Velarde M.G. О точности измерения малых краевых углов методом «сидящей» капли // Коллоидный журнал. 2003 .I1. Т. 65. № 5. С. 668-671.

54. Стишов С.М. Плавление при высоких давлениях // УФН. 1968. Т. 96. № 3. С. 467-496.I

55. Стишов С.М. Термодинамика плавления простых веществ // УФН. 1974. Т. 114. № 1.С. 3-40.

56. Токарев В.Н., Хомич В.Ю., Шмаков В.А., Ямщиков В.А. Формирование наноструктур при лазерном плавлении поверхности твердых тел // ДАН. 2008. Т. 419. № 6. С. 754-758.

57. Туръянский А.Г., Пиршин И.В. Рентгеновский эшелон монохроматор из пиролитического графита // Приборы и техника эксперимента. 1998. №5. С. 118-122.

58. Уббелоде А. Плавление и кристаллическая структура. М. Мир. 1969. 420 с.

59. Херлах Д., Галенко П., Холланд-Мориц Д. Метастабильные материалы из переохлажденных расплавов. Москва-Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика. 2010. 496 с.

60. Чернов A.A., Гиваргизов Е.И., Багдасаров Х.С. Современная кристаллография. В четырех томах. М.: Наука. 1980. Том 3. 408с.

61. Шейндлин М.А. Диаграмма состояния углерода в области высоких температур // ТВТ. 1981.Т. 19. № 3. С. 630-648.

62. Шулепов C.B. Физика углеграфитовых материалов. — М: Металлургия. 1990. С. 46.

63. Шумилова Т.Г. Минералогия самородного углерода. — Екатеринбург: УрО РАН. 2003. 315 с.

64. Эстрин Э.И. О температурной устойчивости металлической модификации водорода // Письма в ЖЭТФ. 1971. Т. 13. С. 719-720.

65. Abramov D.V., Arakelyan S.M., Kutrovskaya S.V., Kucherik A. О. et al. Solidification structures on carbon materials surface-melted by repetitive laser pulses // Quantum El. 2009. V 39. No. 4. P. 333-336.

66. Abramov D.V., Gerke M.N., Kucherik A. O., Kutrovskaya S.V. et al. Formation of nanostructures at the glass-carbon surface exposed to laser radiation //QuantumEl. 2007. V. 37. № 11. P. 1051-1054.

67. Agranat M.B., Ashitkov S.I., Fortov V.E., Anisimov S.I. et al. Formation of periodic surface structures by ultrashort laser pulses // JETP. 1999. V. 88. No. 2. P. 370-376.

68. Amansa D., Chenusa A.-C., Ledoux G. et al. Nanodiamond synthesis by pulsed laser ablation in liquids // Diamond and Related Materials. V. 18. Issues 2-3. P. 177-180.

69. Babb S.E. Parameters in the Simon Equation Relating Pressure and Melting Temperature // Rev. Mod. Phys. 1963. V. 35. No. 2. P. 400-413.

70. Basset J. Fusion du graphite sous pression d'argon de I a 11500 kg/cm2 // J. de Physigue. 1939. No 5. P. 217-228.

71. Berman R. The diamond-graphite equilibrium calculation: The influence of a recent determination of the Gibbs energy difference // Solid State Communications. 1996. V. 99. No. 1. P. 35-37.

72. Bundy F.P., Bassett W.A., Weathers M.S., Hemley R.J. et al. The pressuretemperature phase and transformation diagram for carbon; updated through 1994 // Carbon. 1996. V. 34. No. 2. P. 141-153.

73. Bundy F.P. Melting of Graphite at Very High Pressure // J. Chem. Phys. 1963. V. 38. P. 618-630.

74. Bundy F.P. Pressure-temperature phase diagram of elemental carbon// Phy-sicaA. 1989. V. 156. P. 169-178

75. Carbyne and carbynoid structures Eds. By Heimann R. B., Evsyukov S.E., Kavan L. Netherlands: Kluwer. 1999. 444 p.

76. Chen X., Wang H.-X. A calculation model for the evaporation recoil pressure in laser material processing // J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. V. 34. No. 17. P. 2637-2642.

77. Chunnian He, Naiqin Zhao, Xiwen Du et al. Low-temperature synthesis of carbon onions by chemical vapor deposition using a nickel catalyst supported on aluminum // Scripta Materialia. 2006. V. 54. Issue 4. P. 689-693:

78. Correa A.A., Bonev S.A., Galli G. Carbon under extreme conditions: Phase boundaries and electronic properties from first-principles theory // PNAS. 2006. V. 103. No. 5. P. 1204-1208.

79. Dallas T., Holtz M., Ahn H, Downer M.C. Structural phase of femtosecond-laser-melted graphite // Phys. Rev. B. 1994. V. 49. No. 2. P. 796-801.

80. Davydov V.A., Kashevarova L.S., Rakhmanina A.V., Senyavin V.M. et al. Spectroscopic study of pressure-polymerized phases of C60. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. No. 18. P. 11936-11945.

81. Dinsdale A. T. SGTE Data for Pure Elements // CALPHAD. 1991. V. 15. No. 4. P. 317-425.

82. Fedorchenko A.I., Chernov A.A. Model of spontaneous crystallization of a thin melted layer brought into contact with a massive substrate // J. of Applied Mechanics and Technical Physics. 2002. V. 43. No. 1. P. 103-108.

83. Fedorchenko A.I., Chernov A.A. Simulation of the microstructure of a thin metal layer quenched from a liquid state // Int. J. of Heat and Mass Transfer. 2003. V. 46. No. 5. P. 921-929.

84. Ferrari A.C., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. N. 20. P. 14095-14107.

85. Galli G., Martin R.M., Car R., Parinello M. Ab initio calculation of properties of carbon in the amorphouse and liquid states // Phys. Rev. B. 1990 V. 42. No. 12. P. 7470-7482.

86. Ghiringhelli L.M., Valeriani C. et al. State-of-the-art models for the phase diagram of carbon and diamond nucleation // Molecular Phys. 2008. V. 106. No. 16-18. P. 2011-2038.

87. Glosli J.N., Ree F.H. The melting line of diamond determined via atomistic computer simulations // J. Chem. Phys. 1999. V. 110. P. 441-446.

88. Gokcen N.A., Chang E.T., Poston T.M., Spencer D.I. Determination of graphite/liquid/vapor triple point by laser heating // High Temperature Sci. 1976. V. 8. P. 81-97.

89. Gold J.S., Bassett W.A., Weathers M. S., Bird J.M. Melting of Diamond // Science. New Series. V. 225. N. 4665. P. 921-922.

90. Gurvich L. V., Veyts I. V. and Alcock C.B. Thermodynamic Properties of Individual Substances, 4th ed. Hemisphere Publishing Corporation. 1990. V. 2. Part 2. Tables. XII+372 p.

91. Gustafson P. An evaluation of the thermodynamic properties and the P, T phase diagram of carbon // Carbon. 1986. V. 24. No. 2. P. 169-176.

92. Haaland D.M. Determination of the solid-liquid-vapor triple point pressure of carbon. Technical Report. // Sandia Labs. N. Mex. USA. 1976. 48 p.

93. Horn F.H. Spiral growth on graphite // Nature. 1952. V. 170. P. 581.

94. Iosilevski I., Chigvintsev A. Phase transition in simplest plasma models // Physics of Strongly Coupled Plasmas. Eds. W. Kraeft and M. Schlanges. World Scientific. 1996. P.145-148.

95. Jiang Q., Chen Z.P. Thermodynamic phase stabilities of nanocarbon // Carbon. 2006. V. 44. P. 79-83.

96. Johnston R.L., Hoffmann R. Superdense Carbon, C8: Supercubane or Analogue of y-Si? // J. Am. Chem. Sos. 1989. V. 111. P. 810-819.

97. Kawashima Y., Katagiri G. Observation of the out-of-plane mode in the Raman scattering from the graphite edge plane // Phys. Rev. B. 1999. V. 59. No. l.P. 62-64.

98. Klimovskii LI., Markovets V.V. The carbon phase diagram near the solid-liquid-vapor triple point // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE. 2007. T. 49. No. 5. P. 111-116.

99. Lebedev B.V., Tsvetkova, Zhogova K.B. Thermodynamics of allotropie modifications of carbon: Synthetic diamond, graphite, fullerene C60 and carbine //Thermochim. Acta. 1997. V. 299. P. 127-131r.

100. Mechler A., Heszler P., Morton Zs. et al. Raman spectroscopic and atomic force microscopic study of graphite ablation at 193 and 248 nm // Applied Surface Science. 2000. V. 154-155. P. 22-28.

101. Morozov A.A., Geretovszky Z, Egerhazi L, Szdrenyi T.A point source analytical model of inverse pulsed laser deposition // Applied Physics A: Mat. Sci. & Proc. 2008. V. 93. No. 3. P. 691-696.

102. Musella M., Ronchi G., Brykin M., Sheindlin M. The molten state of graphite: an experimental study // Journal of Applied Physics. 1998. V. 84. No. 5 . P. 2530-2537.

103. Nemanich R.J., SolinS.A. First- and second-order Raman scattering from finite-size crystals of graphite // Phys. Rev. B; 1979. V. 20. 392-401.

104. Pesin L.A. Review Structure and properties of glass-like carbon // Journal of Materials Science. 2002. 37: P. 1-28.

105. Polyynes: synthesis, properties, and applications. Ed. By Gataldo F. L.: N.Y.: Teylor&Francis. 2006. 506 p.

106. Rakovan J., Jaszczak J.A. Multiple length scale growth spirals on metamor-phic graphite {001} surfaces: studied by atomic force microscopy // American Mineralogist. 2002. V. 87. P. 17-24.

107. Ronchi C., Beukers R., Heinz H. et al. Graphite melting under laser pulse heating//Reprinted from Inter. J. of Thermophysics. 1992. V. 13. No. 1. P. 107-129.

108. Savvatimskiy A.I. Liquid carbon density and resistivity // Journal of Phys.: Cond. Matter. 2008. V. 20. P.l 14112-114127.

109. Savvatimskiy A.I. Measurements of the Melting Point of Graphite and the Properties of Liquid Carbon (a Review for 1963-2003) // Carbon. 2005. No. 43. P. 1115-1142.

110. Schoessow G.J. Graphite triple point and solids liquids interface experimentally determined up to 1000 atm // Phys. Rev. Lett. 1968. V.21. No. 11. P. 738-741.

111. Shaner J. W., Brown J.M. et al. Sound Velosity of Carbon at High Pressures // J. De Phys. 1984. V. 45. No. 235-237.

112. Sipe J.E., Young J. F., Preston J.S., van Driel H.M. Laser-induced surface structure. I. Theory. Phys. Rev. 1983. B. V. 27. No. 2. P. 1141-1154.

113. Spitsyn B. V., Bouilov L L., Alexenko A.E. Origin, state of the art and some prospects of the diamond CVD // Bros. J. Phys. 2000. V. 30. No. 3. P. 1-16.

114. Togaya M. Melting of diamond. Science and technology of new diamond. Ed. By Saito S. and Yoshikawa M. P. 1990. 369-373.

115. Trtica M.S., Gakovic B.M., Radak B.B., Batani D. et al. Periodic surface structures on crystalline silicon created by 532 nm picosecond Nd:YAG laser pulses // Applied Surface Sci. 2007. V. 254. No. 5. P. 1377-1381.

116. Walt A. de Heer, Poncharal P., Berger C., Gezo J. et al. Liquid carbon, carbon-glass beads, and the crystallization of carbon nanotubes // Science. 2005. V. 307. P. 907-910.

117. Wang X., Scandolo S., Car R. Carbon Phase Diagram from Ab Initio Molecular Dynamics //Phys. Rev. Lett. 2005. V. 95. 185701-185704.

118. Weathers M.S., Basset W.A. Melting of carbon at 50 to 300 kbar // Phys. Chem. Minerals. 1987. V. 15. P. 105-112.

119. Whittaker A.G. Carbon: a new of it's high-temperature behavior // Science. 1978. V. 200. No. 4343. P. 763-764.

120. Whittaker A.G. The controversial carbon solid-liquid-vapor triple point // Nature. 1978. V. 276. P. 695.

121. Yang C.C., Li S. Size-dependent temperature—pressure phase diagram of carbon // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112. No. 5. P. 1423-1426.

122. Yasuda E. Carbon Alloys: Novel Concept to Develop Carbon Science and Technology. 2003. Elsevier. Tokyo. 569 p.

123. YinM.T. Si-III (BC-8) crystal phase of Si and C: Structural properties, phase stabilities, and phase transitions // Phys. Rev. B. 1984. V. 30. P. 1773-1776.

124. Yoon W., Paik J.S., LaCourt D., Perepezko J.H. The effect of pressure on phase selection during nucleation in undercooled bismuth // Journal Of Applied Physics. V. 60. Issue 10. 3489-3494.

125. Yusa H., Takemura K., Matsui Y., Morishima H. et al. Direct transformation of graphite to cubic diamond observed in a laser-heated diamond anvil cell // Appl. Phys. Lett. 1998. V. 72. No. 15. P. 1843-1845.