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


Некоторые новые результаты моделирования процессов газофазного синтеза наночастиц Cu — Au

Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер, Ю.А. Куликова

ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.384

Оригинальная статья

Аннотация: Методом молекулярной динамики на основе потенциала сильной связи проведена имитация процесса синтеза из высокотемпературной газовой среды бинарных нанокластеров Cu - Au методом конденсации. В качестве начальной конфигурации были использованы 31124 атомов Cu и Au, расположенных хаотично в пространстве с целевым химическим составом Cu3Au, CuAu, Cu90Au10 и Cu60Au40. Найдено, что в случаях стехиометрического химического состава исходной газовой смеси (CuAu или Cu3Au) наблюдается выделение очень мелких кластеров с подавляющим содержанием в них атомов золота. Также было показано, что многие полученные при таком синтезе наночастицы обладали пятичастичным строением. Сделано предположение, что причиной такого расположения атомов в исследуемых соединениях может быть разный размер атомов золота и меди, приводящий к «разрыхлению» кристаллической решетки.

Ключевые слова: нанотехнологии, нанопорошки, компьютерное моделирование, потенциал сильной связи, наночастицы, медь, золото

  • Гафнер Юрий Яковлевич – д.ф.-м.н., доцент, заведующий кафедрой физики и информационных технологий ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
  • Гафнер Светлана Леонидовна – д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры физики и информационных технологий ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
  • Куликова Юлия Андреевна – студентка 3-го курса кафедры физики и информационных технологий ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»

Ссылка на статью:

Гафнер, Ю.Я. Некоторые новые результаты моделирования процессов газофазного синтеза наночастиц Cu — Au / Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер, Ю.А. Куликова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 384-393. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.384.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Li, Z. Effects of doping in 25–atom bimetallic nanocluster catalysts for carbon–carbon coupling reaction of iodoanisole and phenylacetylene / Z. Li, X. Yang, C. Liu, J. Wang, G. Li // Progress in Natural Science: Materials International. – 2016. – V. 26. – I. 5. – Р. 477-482. DOI: 10.1016/j.pnsc.2016.09.007.
2. Erhart, P. Molecular dynamics simulations of gas phase condensation of silicon carbide nanoparticles / P. Erhart, K. Albe // Advanced Engineering Materials. – 2005. – V. 7. – I. 10. – Р. 937-945. DOI: 10.1002/adem.200500119.
3. Prunier, H. New insights into the mixing of gold and copper in a nanoparticle from a structural study of
Au–Cu nanoalloys synthesized via a wet chemistry method and pulsed
laser deposition / H. Prunier, J. Nelayah, Ch. Ricolleau, et al. // Physical Chemistry Chemical
Physics. – 2015. – V. 17. – I. 42. – Р. 28339-28346. DOI: 10.1039/C5CP01491C.
4. Motl, N.E. Au Cu  alloy nanoparticles with tunable compositions and plasmonic properties: experimental determination of composition and correlation with theory / N.E. Motl, E. Ewusi-Annan, I.T. Sines, L. Jensen, R.E. Schaak // The Journal of Physical Chemistry C. – 2010. – V. 114. – I. 45. – Р. 19263-19269. DOI: 10.1021/jp107637j.
5. Mattei, J.-G. Gas-phase synthesis of trimetallic nanoparticles / J.-G. Mattei, P. Grammatikopoulos, J. Zhao, et al. // Chemistry of Materials. – 2019. – V. 31. – I. 6. – Р. 2151-2163. DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b00129.
6. Tran, D.T. TEM characterization of chemically synthesized copper-gold nanoparticles. / D.T. Tran, I.P. Jones, J.A. Preece, et al. // Journal of Nanoparticle Research. – 2011. – V. 13. – I. 9. – Р. 4229-4237. DOI: 10.1007/s11051-011-0367-2.
7. Battaglin, G. Formation of metal-alloy nanoclusters in silica by ion implantation and annealing in selected atmosphere / G. Battaglin, E. Cattaruzza, F. Gonella, et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. – 2000. – V. 166-167. – Р. 857-863. DOI: 10.1016/S0168-583X(99)00730-2.
8. Wilson, A. Epitaxial growth of bimetallic Au–Cu nanoparticles on TiO2(110) followed in situ by scanning tunneling microscopy and grazing-incidence x-ray diffraction / A. Wilson, R. Bernard, A. Vlad, et al. // Physical Review B. – 2014. – 90. – I. 7. – Р. 075416-1-075416- 10. DOI: 10.1103/PhysRevB.90.075416.
9. Cleri, F. Tight binding potentials for transition metals and alloys / F. Cleri, V. Rosato // Physical Reveiw B. – 1993. – V. 48. – I. 1. – Р. 22-33. DOI: 10.1103/PhysRevB.48.22.
10. 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. DOI: 10.1103/PhysRev.159.98.
11. Гафнер, Ю.Я. Влияние химического состава на размер синтезированных из газовой фазы наночастиц Cu– Au / Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 449-457. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.449.
12. Bauer, O. Au enrichment and vertical relaxation of the Cu3Au(111) surface studied by normal-incidence x-ray standing waves / O. Bauer, C.H. Schmitz, J. Ikonomov, et al. //
Physical Review B. – 2016. – V. 93. – I. 23. – Р. 235429-1-235429-8. DOI: 10.1103/PhysRevB.93.235429.
13. Gafner, Yu.Ya. Effect of disorder on the structure of small aluminum clusters during heat treatment / Yu.Ya. Gafner, V. . Baidyshev, S.L. Gafner // Physics of the Solid State. – 2015. – V. 57. – I. 1. – Р. 188-196. DOI: 10.1134/S1063783415010102.