КЛАСТЕР

Термин

кластер

Термин на английском

cluster

Синонимы

суператом

Аббревиатуры

Связанные термины

магические кластеры, наночастица, фуллерен, эндоэдральный, матричная изоляция

Определение

(от англ. cluster — рой, скопление) компактная группа связанных друг с другом атомов, молекул или ионов, которая обладает свойствами, отличными от свойств составляющих ее элементов.

Описание

Под кластерами в разных областях знания понимают весьма различные объекты. В ядерной физике кластерами называют коррелированные группы элементарных частиц. В информационных технологиях кластер - единица хранения данных на дисках компьютеров. В химии и материаловедении под кластерами чаще всего имеют в виду одно из промежуточных по размерам состояний вещества между атомом (молекулой, ионом) и твёрдым телом (наночастицей).

Согласно последней точке зрения, кластер представляет собой группу из небольшого (счетного) и, в общем случае, переменного числа взаимодействующих атомов, ионов или молекул. В зависимости от типа объединяемых частиц кластеры подразделяют на атомные, ионные и молекулярные; в зависимости от состава - на металлические, углеродные и т.д. Минимальное число атомов в кластере равно двум (по другим данным - трем). Верхнюю размерную границу кластера можно рассматривать как границу между кластером и изолированной наночастицей; ей отвечает переход от дискретного электронного энергетического спектра, свойственного отдельным атомам и молекулам, к зонному электронному энергетическому спектру, характерному для твердого тела. Предельным для кластера можно считать такое число атомов, при котором добавление еще одного элемента уже не меняет свойства кластера; в химии это обычно наблюдается, когда число атомов в группе не превышает одной-двух тысяч.Отличительная особенность кластеров - немонотонная зависимость их свойств от числа атомов в кластере.

Основные методы получения кластеров основаны на испарении металлов, сплавов и бинарных соединений с использованием термического, плазменного, электронно-лучевого и лазерного испарения с последующей конденсацией. Основным требованием к условиям конденсации является обеспечение высокой скорости зародышеобразования при минимальной скорости роста образующихся частиц, что может быть реализовано при максимальной скорости охлаждения конденсируемых паров (сверхзвуковое истечение пара металла в вакуум, испарение в разреженной атмосфере инертного газа и пр.). При синтезе и исследовании кластеров активно используется метод низкотемпературной матричной изоляции (см. также статью криохимия). Существование кластеров возможно и в газовой фазе; строение и состав кластеров при этом могут заметно отличаться от свойств кластеров в конденсированном состоянии. Для исследования процессов кластерообразования в этом случае активно используется масс-спектрометрия и различные спектроскопические методы анализа газовой фазы.

Наряду с существованием кластерных частиц металлов и сплавов, существуют также кластерные соединения, часто именуемые кластерами, в которых металлическое ядро стабилизировано лигандами, иногда весьма сложного химического состава. Молекулы таких соединений содержат окруженный лигандами остов из атомов металлов, находящихся на расстояниях до 0,35 нм, допускающих прямое взаимодействие металл-металл. По числу атомов металла, образующих остов кластерного соединения, – нуклеарности (q) – кластеры делят на малые (q = 3-12), средние (q = 13-40), крупные (q=41-100) и сверхкрупные, "гигантские" (q>100).

Кластерные соединения характерны как для переходных металлов, так и для многих непереходных элементов. Известны гомометаллические кластеры, остов которых состоит из атомов одного металла, и гетерометаллические кластеры, содержащие в остове атомы двух, трех и более металлов. Металлический остов в молекулах кластеров покрыт плотным слоем лигандов, как концевых, так и мостиковых. Лигандами могут быть как отдельные атомы (Н, Cl, Br, I, Se и др.), так и группы атомов или молекулы (СО, NO, олефины, арены и др.). Иногда моноатомные лиганды (N, С, Н, Р и др.) расположены внутри полостей металлического остова, имеющего с внешней стороны другие лиганды.

К наиболее известным кластерам относятся упомянутые выше стабилизированные лигандами металлические кластеры M_nL_m (L – молекула лиганда), коллоидные кластеры, фуллерены C_n (n = 20-540), эндоэдральные фуллерены M@C_n (M – металл, n = 28, 60-84), экзоэдральные фуллерены, например, C₆₀X_n (X = H, I, Br, F, CF₃ n = 2-48) , металлокарбогедрены или меткары M₈C₁₂ (M - переходный металл: Ti, Zr, Hf, V, Cr, Mo и Fe).

Авторы

• Гусев Александр Иванович, д.ф.-м.н.
• Гольдт Илья Валерьевич, к.х.н.
• Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.

Ссылки

1. С.П. Губин, Кластеры; Химическая энциклопедия, М. Советская энциклопедия, 1988; http://slovar.plib.ru/dictionary/d37/2595.html
2. А. И. Гусев, Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М., Наука-Физматлит, 2007. - 416 с.
3. A.I. Gusev A.A. Rempel, Nanocrystalline Materials. - Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004. - 351 p.

Иллюстрации

Молекулярный кластер Ti8C­12 с додекаэдрической структурой

Теги

Разделы

Искусственные (синтетические) низкоразмерные объекты

КЛА́СТЕР, а, ч.

1. Об'єднання декількох однорідних елементів, що може розглядатися як самостійна одиниця з певними властивостями.

У Харкові створили кластер інформаційних технологій (із журн.);

У Львові протягом кількох років успішно розвивається кластер туризму (з газ.).

2. інформ. Декілька обчислювальних машин, що використовуються спільно й працюють як одна система для розв'язання тих чи інших задач.

Обчислювальний кластер потрібен для збільшення швидкості обрахунків за допомогою паралельних обчислень (з наук.-попул. літ.);

Для кожного кластера є виділений сервер – керівний вузол (з навч. літ.);

Основна мета використання кластера – забезпечення високої доступності бази даних (з навч. літ.).

3. мат. Клас споріднених елементів статичної сукупності.

У ролі міри відмінності між кластерами використовується квадратична евклідова відстань, що сприяє збільшенню контрастності кластерів (з наук.-попул. літ.);

Кількість кластерів, як правило, невідома заздалегідь і встановлюється відповідно до суб'єктивного критерію (з навч. літ.).

4. астр. Група зірок, пов'язаних між собою силами гравітації.

За своєю морфологією зоряні кластери поділяють на два типи – кулясті та розсіяні (з наук. літ.);

Галактичний кластер складається з декількох галактик (з наук.-попул. літ.);

– Де ми? – запитала Ріта, заворожено дивлячись крізь оглядову стіну. – Очевидно, в одному із зоряних кластерів, – відповів їй Аґатіяр (О. Авраменко).

5. лінгв. Група близьких мов або діалектів.

Часто трапляється так, що один або декілька ідіомів в одному кластері прийнято вважати мовами, а інші – ні, хоча вони перебувають на однаковому рівні структурної спорідненості (з наук. літ.);

Західноогузький кластер складається з турецької та гагаузької мов, а також південнобережного діалекту кримськотатарської мови (з наук. літ.).

6. лінгв. Послідовність мовних елементів, якими можуть бути звуки або частини мови.

У тексті модерністського роману мовленнєві кластери мають тенденцію до примітивізації мовлення, активізації в ньому спонтанних проявів, оказіональних кліше (з наук. літ.);

Кластери в грузинській мові з чотирьох, п'яти або шести приголосних не є рідкістю (з наук.-попул. літ.).

7. фіз., хім. Складна сполука кількох атомів або молекул.

Ізольовані кластери мають обмежену поступальну й більш високу обертальну рухливість (з наук. літ.);

Кластери іноді можуть виникати в міжфазовій зоні “субстрат–адгезив” при переробленні корисних копалин (з наук. літ.);

Щільність кластера зазвичай близька до щільності відповідної речовини в рідкому стані (з навч. літ.);

За відсутності лазерного поля дейтерієвий кластер стає діелектриком (з навч. літ.).

8. екон. Сконцентрована на певній території група взаємопов'язаних компаній; промислова група.

Надійність каналів перерозподілу ресурсів забезпечує стійкість логістичних потоків між підприємствами кластера (з наук. літ.);

Кластери варіюють від невеликих мереж малих, середніх підприємств в обмежених географічних зонах до мега-кластерів у Данії або Фінляндії, що становлять значну частину економіки (з наук.-попул. літ.).

9. муз. Поліфонічний звук, що дає або суцільне заповнення акустичного простору, або утворення шуму.

На фортепіано кластери одержують натисканням кулаком, долонею чи ліктем на клавіатуру (з навч. літ.);

Музика звучала в голові! Вночі не міг заснути! Навіть придумав собі такий прийом: щоби заснути, коли в голові звучить Ліст, уявляв собі спочатку гучний кластер, а після цього – до мажор (з газ.).

Кластер

Кластер - в вычислительной технике - группа компьютеров, объединенных высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя одну многопроцессорную вычислительную машину.

По-английски: Cluster

См. также: Мультипроцессорная обработка

Финансовый словарь Финам.

Кластер

Кластер - единица хранения данных на гибких и жестких дисках.
Кластер содержит несколько рядом стоящих секторов.

По-английски: Cluster

См. также: Диски Файловые системы

Финансовый словарь Финам.

Кластер

Кластер - класс родственных элементов статистической совокупности.

По-английски: Cluster

См. также: Статистические методы анализа Статистические совокупности

Финансовый словарь Финам.