Interuniversity Collection of Proceedings "Physical and chemical aspects of the study of clusters, nanostructures and nanomaterials"
Founded at 2009


Молекулярно-динамическое исследование размерной зависимости температуры плавления наночастиц кремния

И.В. Талызин, М.В. Самсонов, С.А. Васильев, М.Ю. Пушкарь, В.В. Дронников, В.М. Самсонов
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.618

Аннотация: Размерная зависимость температуры плавления наночастиц Si исследовалась с использованием как молекулярно-динамического, так и термодинамического моделирования, основывающегося на применении формулы Томсона. Результаты атомистического моделирования, полученные с использованием потенциала Стиллинджера-Вебера, согласуются с результатами других авторов, а также с результатами термодинамического моделирования и предсказывают уменьшение температуры плавления Tm наночастиц Si с увеличением их обратного радиуса R-1 по линейному закону. Имеющиеся экспериментальные данные предсказывают более низкие значения Tm, включая предельное значение Tm(∞), отвечающее линейной экстраполяции экспериментальных точек к R-1 → 0 (т.е. к радиусу R → ∞), причем занижение составляет 200 − 300 К по сравнению с табличным значением температуры плавления кремния (1688 К). Учитывая это, сделан вывод о том, что молекулярно-динамические результаты дляTm(R-1) , полученные с использованием потенциала Стиллинджера-Вебера, являются более адекватными, чем имеющиеся экспериментальные данные.
Ключевые слова: наночастицы кремния, температура плавления, размерная зависимость, молекулярная динамика, термодинамика.

Библиографическая ссылка:
Талызин, И.В. Молекулярно-динамическое исследование размерной зависимости температуры плавления наночастиц кремния / И.В. Талызин, М.В. Самсонов, С.А. Васильев и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч. тр. / под общей редакцией В.М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2018. – Вып. 10. – С. 618-627.

Полный текст: загрузить PDF файл

Molecular dynamics research of size dependence of the melting temperature of silicon nanoparticles

I.V. Talyzin, M.V. Samsonov, S.A. Vasilyev, M.Yu. Pushkar, V.V. Dronnikov, V.M. Samsonov
Tver State University

DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.618

Abstract: Size dependence of the melting temperature of Si nanoparticles has been investigated combining molecular dynamics and thermodynamic simulations. The results of the atomistic simulation obtained using the Stillinger-Weber potential agree with the results of other authors and with the thermodynamic simulation results based on Thomson’s formula. These results predict that the melting temperature Tm of Si nanoparticles diminishes with increasing their reciprocal radius R-1 following to the linear law. The available experimental data predict much lower values of Tm, including underestimated values of the limiting value Tm(∞) found by means of the linear extrapolation of experimental dots to R-1 → 0 (i.e. to the particle radius R → ∞), and the underestimation of Tm(∞) ranges from 200 to 300 K in comparison with the melting point 1688 K of the bulk crystalline Si. Taking into account the obtained results and their comparison with available results of other authors, a conclusion is made that molecular dynamics results, obtained by using the Stillinger-Weber potential, should be more adequate than the available experimental data on the melting temperature of Si nanoparticles.
Keywords: silicon nanoparticles, melting temperature, size dependence, molecular dynamics, thermodtynamics.

Bibliography link:
Talyzin, I.V. Molecular dynamics research of size dependence of the melting temperature of silicon nanoparticles / I.V. Talyzin, M.V. Samsonov, S.A. Vasilyev et al. // Physical and chemical aspects of the study of clusters, nanostructures and nanomaterials: Interuniversity collection of proceedings / Ed. by V.M. Samsonov, N.Yu. Sdobnyakov. – Tver: TSU, 2018. – I. 10. – P. 618-627.

Full text (in Russian): download PDF file

Comments are closed.