Phase transitions in small particles formed at the initial stages of electrocrystallization of metals

Formation of spherulites and pentagonal quasicrystals in metals being electrodeposited

“…В литературе имеются работы [25][26][27][28], в которых формирование квазикристаллов с пентагональной симметрией и различных типов структуры (аморфной или совершенной кристаллической) в электроосажденных металлах объясняется достижением металлами высокотемпературного жидкофазного состояния в процессе их электроосаждения и последующим охлаждением. Так, в работах [25][26][27] по исследованию фазообразования электроосаждаемой меди показано, что « … температура в растущем островке из-за особенностей теплообмена при электрокристаллизации в определенном диапазоне размеров островка резко возрастает (при этом она может превысить температуру плавления меди) и затем падает до температуры подложки …» [27].…”

“…Кроме того, если металлы в процессе электроосаждения будут проходить стадию высокотемпературного жидкого состояния, то отсутствие сильного переохлаждения приведет к затвердеванию этих металлов в дендритной форме, а не в сферолитной, и отсутствию пентагональных квазикристаллов. В этой связи механизм фазообразования электроосаждаемых металлов, предложенный в работах [25][26][27][28], представляется маловероятным.…”

Structural Features of Electrodeposited Metals as a Result of Ultra-Rapid Solidification of a Highly Supercooled Liquid Metal Phase

“…Reports are available [30][31][32][33] in which the emergence of quasicrystals with pentagonal symmetry and variety of structural types (amorphous or perfect crystalline) in an electrodeposited metal are explained by the metal's attaining of a high-temperature "liquid phase" state and subsequently cooling down during its electrodeposition. For example, some papers [30][31][32] on phase formation in electrodeposited copper show that "... the temperature in the growing islet, if its size is within a certain range, rises abruptly due to peculiarities of heat exchange in electrocrystallization (and can thus exceed copper melting point) and then drops down to the substrate temperature..." [32]. Assuming that a metals being electrodeposited from water solutions indeed solidifies from a molten state due to some growing islets reaching the metal's melting point, one should contemplate islet growth stoppage at above 100 °C because of a film of vapour which will emerge around the islet surface.…”

“…Furthermore, if metals pass a high-temperature liquid state stage during electrodeposition, they will, during solidification in the absence of a high supercooling, assume dendritic, rather than spherulitic forms and produce no pentagonal quasicrystals. In this context, the mechanism of phase formation in metals being electrodeposited as suggested in [30][31][32][33] appears unlikely.…”

Review—Electrochemical Phase Formation via a Supercooled Liquid State Stage: Metastable Structures and Intermediate Phases

“…More recently, literature sources became available [84][85][86] that explain the occurrence of pentagonal quasicrystals and various other types of structure, like amorphous or ideal crystalline, by the metals achieving a high-temperature "liquid-phase" state and subsequently 79 cooling in the process of electrodeposition. Some of the studies dealing with phase formation in copper electrodeposition 84,85 assert that "...owing to the specific features of the heat exchange during electrocrystallization, the temperature of a growing island in a particular range of island sizes increases abruptly (and can even exceed the melting temperature of copper) and then decreases to the substrate temperature."…”