Surface rearrangement at complex adsorbate-substrate interfaces

On the basis of the information theory approach we propose a novel statistical scheme for analyzing the evolution of coupled adsorbate-substrate systems, in which the substrate undergoes the adsorbate-induced transformations. A relation between the substrate morphology and the adsorbate thermodynamic state is established. This allows one to estimate the surface structure in terms of incomplete experimental information and the one concerning the adsorbate thermodynamic response to the structural modifications.Comment: 5 pages, 3 figure

Selective adsorption from polymer mixtures on solid surfaces

Selective adsorption from binary polymer mixtures on a crystalline surface is studied in terms of the lattice gas model in conjunction with the results of the association theory. An interplay of the selectivity and the surface induced segregation is shown to result in a variety of competing factors which dominate the adsorption process. The role of the bead diameter, chain length and the surface activity in the preferential adsorption of one component is analyzed. A variation of the selectivity coefficient with the density and composition is also discussed.Селективна адсорбція з бінарної полімерної суміші на кристалічній поверхні вивчається в рамках моделі граткового газу в комбінації з результатами асоціативної теорії. Показано, що взаємовплив селективності та поверхнево-індукованої сегрегації приводить до різно- манітних конкуруючих факторів, що визначають процес адсорбції. Проаналізовано роль діаметра сегмента, довжини ланцюга та поверхневої активності у переважній адсорбції одної компоненти. Обговорюється також зміна коефіцієнта селективності з густиною та концентраційним складом

Modelling of the elementary surface processes occurring in the course of heterogeneous catalytic reactions

A short review of theoretical results on the Langmuir-Hinschelwood and Eley-Rideal reaction schemes is presented. It is shown that the rates of elementary processes at the surface are coupled through the bulk properties of adsorbing species. This concerns the dependence of the chemical potential on the association-dissociation balance and on the adsorbate density near the surface. Adsorption is shown to be sensitive to a mechanism of dimer adsorption (associative or dissociative). Dissociative adsorption gives a nonmonotonic behaviour of the coverage with the surface activity. Simultaneously, the dissociation degree increases with increasing adsorption. The associative adsorption implies the existence of a low-density critical point around which the adsorption isotherms are discontinuous. This causes an abnormal low surface diffusion at low densities. Implementation of these results to kinetic properties are briefly discussed.Подано короткий огляд теоретичних результатів для схем реакцій Лангмюра-Гіншельвуда та Елі-Ріделя. Показано, що ступені елементарних процесів на поверхні є зв’язані через об’ємні властивості адсорбованих компонент. Це пов’язано залежністю між хімічним потенціалом асоціативно-дисоціативного балансу і густиною адсорбату біля поверхні. Показано, що адсорбція є чутливою до механізму димерної адсорбції (асоціативної або дисоціативної). Дисоціативна адсорбція веде до немонотонної залежності покриття від поверхневої активності. Одночасно ступінь дисоціації зростає з ростом адсорбції. З асоціативною адсорбцією пов’язана можливість існування в області малих густин критичної точки, в околі якої адсорбційні ізотерми не є неперервними. Це приводить до аномально низької поверхневої дифузії в області малих густин. Коротко обговорюється вплив цих результатів на кінетичні властивості

Clustering as a mechanism of enhanced adsorption

The role of adsorbate clustering in increasing the adsorption on crystalline surfaces is analyzed in terms of the lattice gas model combined with the results of the associative theory. The effect of the cluster size and architecture in equilibrium and transport properties is studied. Some conjectures related to HCl-ice interfaces are drawn.В рамках моделі ґраткового газу, доповненої результатами асоціативної теорії, аналізується роль кластеризації адсорбату на зростання адсорбції на кристалічній поверхні. Вивчається вплив розмірів і архітектури кластера на рівноважні та транспортні властивості. Зроблені певні передбачення відносно міжфазної області НСІ-лід

Adsorbate-induced distortion of solid surfaces. Application to HCl on ice at stratospheric conditions

It is shown that the adsorption of HCl molecules at the surface of ice increases, if the HCl binding energy increases with the distortion amplitude of the oxygen sites of ice. At the same time, the adsorption stimulates an increase of the Lindemann parameter for the ice lattice, driving its melting at temperatures (T = 190 K) relevant to the polar stratosphere. Similar effects take place when the lateral interaction between HCl molecules becomes more attractive due to the coupling through the ice lattice.Показано, що адсорбція молекул HCl на поверхню льоду зростає, якщо зростає енергія зв’язку молекул HCl при збільшенні амплітуди спотворення кисневих вузлів льоду. В той же час адсорбція стимулює зростання параметра Ліндемана для гратки льоду, приводячи до її плавлення при температурах (T = 190 K), відповідних до полярної стратосфери. Подібні ефекти спостерігаються, коли латеральна взаємодія між молекулами HCl стає більш притягальною внаслідок з’єднання через гратку льоду

Lifetime distributions in the methods of non-equilibrium statistical operator and superstatistics

A family of non-equilibrium statistical operators is introduced which differ by the system age distribution over which the quasi-equilibrium (relevant) distribution is averaged. To describe the nonequilibrium states of a system we introduce a new thermodynamic parameter - the lifetime of a system. Superstatistics, introduced in works of Beck and Cohen [Physica A \textbf{322}, (2003), 267] as fluctuating quantities of intensive thermodynamical parameters, are obtained from the statistical distribution of lifetime (random time to the system degeneracy) considered as a thermodynamical parameter. It is suggested to set the mixing distribution of the fluctuating parameter in the superstatistics theory in the form of the piecewise continuous functions. The distribution of lifetime in such systems has different form on the different stages of evolution of the system. The account of the past stages of the evolution of a system can have a substantial impact on the non-equilibrium behaviour of the system in a present time moment.Comment: 18 page

On the origin of power-law distributions in systems with constrained phase space

Behavior of condensed matter systems deviating from the standard equilibrium conditions is discussed. Statistical properties of coupled dynamic-stochastic systems are studied within a combination of the maximum information principle and the superstatistical approach. The conditions at which the Shannon entropy functional leads to a power-law statistics are investigated. It is demonstrated that, from a quite general point of view, the power-law dependencies may appear as a consequence of "global" constraints restricting both the dynamic phase space and the stochastic fluctuations. As a result, at sufficiently long observation times the dynamic counterpart is driven into a non-equilibrium steady state whose deviation from the usual exponential statistics is given by the distance from the conventional equilibrium

Phase behavior under the averaging over disorder realizations

International audienc