Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Исследование бомбардировки изомеров кластеров 7 Ti атомами титана. Молекулярно-динамическое моделирование

Н.А. Панькин

ФГБОУ ВО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева»

DOI: 10.26456/pcascnn/2016.8.280

Оригинальная статья

Аннотация: Методом молекулярной динамики рассмотрены процессы синтеза и ионной бомбардировки кластеров титана Ti7 со структурами пентагональной бипирамиды (пространственная группа по Шенфлису – D5h ) и октаэдра с присоединенным к одной из его граней тетраэдром (C). Показано, что увеличение температуры синтеза сопровождается ростом частоты появления низкоэнергетической структуры D5h . Исходная температура изомеров (до 300K ) не влияет на процесс ион-кластерного  взаимодействия. Получено распределение частиц, образовавшихся вследствие ионной бомбардировки кластера, по их размерам. Построены для ионов и атомов энергетический спектр и функция распределения по углам разлета и проведен их анализ.

Ключевые слова: кластер, ионная бомбардировка, функции распределения

  • Панькин Николай Александрович – к.ф.-м.н., доцент кафедры физики твердого тела, ФГБОУ ВО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева»

Ссылка на статью:

Панькин, Н.А. Исследование бомбардировки изомеров кластеров 7 Ti атомами титана. Молекулярно-динамическое моделирование / Н.А. Панькин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2016. — Вып. 8. — С. 280-291. DOI: 10.26456/pcascnn/2016.8.280.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Суздалев, И.П. Нанокластеры и нанокластерные системы. Организация, взаимодействие, свойства / И.П. Суздалев, П.И. Суздалев // Успехи химии. – 2001. – T. 70. – Вып 3. – С. 203-240.
2. Берри, Р.С. Фазовые переходы и сопутствующие явления в простых системах связанных атомов / Р.С. Берри, Б.М. Смирнов // Успехи физических наук. – 2005. – Т. 175. – № 4. – C. 367-411.
3. Макаров, Г.Н. Экстремальные процессы в кластерах при столкновении с твердой поверхностью / Г.Н. Макаров // Успехи физических наук. – 2006. – Т. 176. – № 2. – С. 121-174.
4. Sakurai, M. Magic numbers in transition metals ( , , , Fe Ti Zr Nb and Ta ) clusters observed by time-flight mass spectrometry / M. Sakurai, K. Watanabe, K. Sumiyama, K. Suzuki // Journal of Chemical Physics. – 1999. – V. 111. – № 1. – P. 235-238.
5. Liu, S.-R. Photoelectron spectroscopy of n Ti ¯ clusters ( n=1-130 ) / S.-R. Liu, H.-J. Zhai, M. Castro, L.-S. Wang // Journal of Chemical Physics. – 2003. – V. 118. – I 5. – P. 2108-2115.
6. Russon, L.M. Photodissociation measurements of bond dissociation energies: 2 2 2 , , Ti V Co + + + and 3 Co+ / L.M. Russon, S.A. Heidecke, M.K. Birke et al. // Journal of Chemical Physics. – 1994. – V. 100. – I. 7. – P. 4747-4755.
7. Ибрагимов, И.М. Основы компьютерного моделирования наносистем / И.М. Ибрагимов, А.Н. Ковшов, Ю.Ф. Назаров. – СПб.: Лань, 2010. – 384 с.
8. Панькин, Н.А. Структура изомеров кластеров титана N Ti ( N=6-15) / Н.А. Панькин // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2014. – Т. 145. – № 6. – С. 976-983.
9. Михайлов, Е.А. Атомная структура нанокластеров (4≤ n≤15)Pd n / Е.А. Михайлов, А.Т. Косилов // Физика твердого тела. – 2010. – Т. 52. – Вып. 2. – С. 397-401.
10. Хеерман, Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике / Д.В. Хеерман. – М.: Наука, 1990. – 176 с.
11. Гафнер, Ю.Я. Формирование структуры нанокластеров золота при процессах кристаллизации/ Ю.Я. Гафнер, Ж.В. Головенько, С.Л. Гафнер // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2013. – Т. 143. – Вып. 2. – С. 288-305.
12. Kalweit, M. Collision dynamics of nanoscale Lennard-Jones clusters / M. Kalweit, D. Drikakis // Physical Review B. – 2006. – V. 74. – I. 23. – P. 235415-1-235415-16.
13. Palka, G. Molecular dynamics simulations of energetic Ar cluster bombardment of (111) Ag / G. Palka, L. Rzeznik, R. Paruch, Z. Postawa // Acta Physica Polonica A. – 2013. – V. 123. – I. 5. – P. 831-833.
14. Карпенко, А.Ю. Источники кластерного пучка. Часть 1. Методы получения кластерных пучков / А.Ю. Карпенко, В.А. Батурин // Журнал нано- и электронной физики. – 2012. – Т. 4. – № 3. – P. 03015-1-03015-13.
15. Rouleau, C.M. Nanoparticle generation and transport resulting from femtosecond laser ablation of ultrathin metal films: Time-resolved measurements and molecular dynamics simulations / C.M. Rouleau, C.-Y. Shih, C. Wu et al // Applied Physics Letters. – 2014. – V. 104. – № 19. – P. 193106-1-193106-5.
16. Vystavel, T. Structural dynamics of gas-phase molybdenum nanoclusters: A transmission electron microscopy study / T. Vystavel, S.A. Koch, G. Palasantzas, J.Th.M. De Hosson // Applied Physics Letters. – 2005. – V. 86. I. 11. – P. 113113-1-113113-3.
17. Дубов, Д.Ю. Захват атома кластером аргона. Атомистическое моделирование / Д.Ю. Дубов // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2011. – Т. 94. – Вып. 10. – С. 838-842.
18. Широкорад, Д.В. Эволюция изолированных кластеров меди под действием низкоэнергетической бомбардировки ионами Ar / Д.В. Широкорад, Г.В. Корнич // Физика твердого тела. – 2014. – Т. 56. – Вып. 12. – С. 2475.
19. Kornich, G.V. Energy distributions of sputtered atoms of surface metal nanoclusters by low-energy ions / G.V. Kornich, G. Betz // Ukrainian Journal of Physics. – 2008. – V. 53. – № 3. – P. 275-278.
20. Napari, I. Molecular dynamic simulations of atom–cluster collision processes / I. Napari, H. Vehkamcäki, K. Laasonen // The Journal of Chemical Physics. – 2004. – V. 120. – I. 1. – P. 165-169.
21. Панькин, Н.А. Молекулярно-динамическое моделирование бомбардировки кластеров металлов одноименными ионами с энергией 10-1000 эВ. / Н.А. Панькин, Н.А. Смоланов // Вопросы атомной науки и техники. Серия Термоядерный синтез. – 2011. – Вып. 3. – С. 97-101.
22. Панькин, Н.А. Молекулярно-динамическое моделирование взаимодействие ионов с нанокластерами с парным межатомным взаимодействием / Н.А. Панькин, Н.А. Смоланов // Прикладная физика. – 2011. – № 3. – C. 39-42.
23. Коробкин, Ю.В. Зарядовая сепарация плазменного потока при движении в криволинейном магнитном поле / Ю.В. Коробкин, Н.В. Лебедев, В.Л. Паперный, Письма в Журнал технической физики. – 2012. – Т. 38. – Вып. 6. – C. 1-8.
24. Биндер, К. Моделирование методом Монте-Карло в статистической физике / К. Биндер, Д.В. Хеерман. – М.: Физматлит, 1995. – 144 с.
25. Hoover, W.G. Canonical dynamics – equilibrium phase-space distributions / W.G. Hoover // Physical Review A. – 1985. – V. 31. – I. 3. – P. 1695-1697.
26. Cleri, F. Tight-binding potentials for transition metals and alloys / F. Cleri, V. Rosato. // Physical Review B. – 1993. – V. 48. – I. 1. – P. 22-33.
27. Verkhovtsev, A.V. Benchmarking of classical force fields by ab initio calculations of atomic clusters: Ti and Ni-Ti case / A.V. Verkhovtsev, G.B. Sushko, A.V. Yakubovich, A.V. Solov’yov, // Computational and Theoretical Chemistry. – 2013. – V. 1021. – P. 101-108.
28. O’ Connor, D.J. Comparison of theoretical and empirical interatomic potentials / D.J. O’ Connor, J.P. Biersack // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 1986. – V. 15. – I. 1-6. – P. 14.-19.
29. Verlet, L. Computer «experiments» on classical fluids. I. Thermodynamical properties of Lennard-Jones molecules / L. Verlet // Physical Review. – 1967. – V. 159. – I. 1. – P. 98-103.
30. Zhao, J. Geometric and electronic properties of titanium clusters studied by ultrasoft pseudopotential / J. Zhao, Q. Qiu, B. Wang, J. Wang, G. Wang // Solid State Communications. – 2001. – V. 118. – P. 157-161.
31. Wei, S.H. A density-functional study of small titanium clusters / S.H. Wei, Z. Zeng, J.Q. You, X.H. Yan, Z.G. Gong // Journal of Chemical Physics. – 2000. – V. 113. – I. 24. – P. 11127-11133.
32. Sebetci, A. Energetics and structures of small clusters: N Pt, N=2÷21 / A. Sebetci, Z.B. Guvenc // Surface Science. – 2003. – V. 66. – I. 1-3. – P. 525-531.
33. Ясников, И.С. Эволюция образования и роста полости в пентагональных кристаллах электролитического происхождения / И.С. Ясников, А.А. Викарчук // Физика твердого тела. – 2006. – Т. 48. – Вып. 8. – С. 1352-1357.

Содержание |