Роль «магических» ГПУ чисел в устойчивости внутреннего строения нанокластеров Ag89 и Ag153
Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, Ю.Я. Гафнер
ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.593
Оригинальная статья
Аннотация: В настоящее время серебро активно применяется в микроэлектронике, в основном благодаря своей высокой электро- и теплопроводности. Учет процессов взаимодействия между металлом и световой волной (плазмонные эффекты) дает совершенно новые технические приложения серебра. Эти приложения становятся возможными благодаря сильному взаимодействию между падающим светом и свободными электронами в наноструктурах. К настоящему времени уже стало понятно, что размер, форма и структура наночастиц определяют их плазмонные свойства, в том числе резонансные частоты. Следовательно, подгонкой размера, внешнего вида металлической наноструктуры и ее внутреннего строения, можно управлять светом с очень большой степенью точности. В данной работе методом молекулярной динамики с использованием модифицированного потенциала сильной связи TB-SMA (second moment approximation of tight-binding) были изучены границы термической стабильности различной исходной структурной фазы в малых кластерах серебра с числом атомов, соответствующим «магическим» числам ГПУ структуры. Было показано, что характер термически индуцированных структурных переходов в исследуемых группах нанокластеров резко отличается. Данный факт может позволить создать малые кластеры серебра с требуемым внутренним строением.
Ключевые слова: нанокластеры, серебро, компьютерное моделирование, «магические» числа, ГПУ структура, сильная связь
- Рыжкова Дарья Антоновна – аспирант, aссистент кафедры 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»
- Гафнер Юрий Яковлевич – д.ф.-м.н., доцент, заведующий кафедрой физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Ссылка на статью:
Рыжкова, Д.А. Роль «магических» ГПУ чисел в устойчивости внутреннего строения нанокластеров Ag89 и Ag153 / Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, Ю.Я. Гафнер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2021. — Вып. 13. — С. 593-603. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.593.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Barbillon, G. Plasmonics and its applications / G. Barbillon // Materials. – 2019. – V. 12. – I. 9. – Art. № 1502. – 4 p. DOI: 10.3390/ma12091502.
2. Рыжкова, Д.А. Термическая стабильность строения малых ГЦК-магических размеров кластеров серебра с начальной аморфной конфигурацией / Д.А. Рыжкова, Ю.Я. Гафнер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 486-492. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.486.
3. Hua, D. A mini review on controlling the size of Ag nanoclusters by changing the stabilizer to Ag ratio and by changing DNA sequence / D. Hua, Y. Hongtao // Advances in Natural Science – 2015. – V. 8. – № 2. – P. 1-9. DOI: 10.3968/7242.
4. Akbarzadeh, H. Molecular dynamics simulations of silver nanocluster supported on carbon nanotube / H. Akbarzadeh, H. Yaghoubi // Journal of Colloid and Interface Science. – 2014. – V. 418. – P. 178-184. DOI: DOI: 10.1016/j.jcis.2013.12.006.
5. Chiu, Y.-P. Density functional study of surface-supported planar magic Ag nanoclusters / Y.-P. Chiu, C.-M. Wei, C.-S. Chang // Physical Review B. – 2008. – V. 78. – I. 11. – P. 115402-1-115402-7. DOI: 10.1103/PhysRevB.78.115402.
6. Liu, D. Surface energy and site dependent cohesive energy of Ag clusters / D. Liu, Z. Wen, Q. Jiang // Current Nanoscience. – 2011. – V. 7. – I. 3. – Р. 463-470. DOI: 10.2174/157341311795542598.
7. Cleri, F. Tight binding potentials for transition metals and alloys / F. Cleri, V. Rosato // Physical Review B. – 1993. – V. 48. – I. 1. – Р. 22-33. DOI: 10.1103/PhysRevB.48.22.
8. 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.
9. Stukowski, A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO – the open visualization tool / A. Stukowski // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. – 2010. – V. 18. – I. 1. – P. 015012-1-015012-7. DOI: 10.1088/0965-0393/18/1/015012.
10. Novikov, S.M. Highly stable monocrystalline silver clusters for plasmonic applications / S.M. Novikov, V.N. Popok, A.B. Evlyukhin et al. // Langmuir. – 2017. – V. 33. – I. 24. – P. 6062-6070. DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b00772.
11. Gafner, Y. On measuring the structure stability for small silver clusters to use them in plasmonics / Y. Gafner, S. Gafner, D. Bashkova // Journal of Nanoparticle Research. – 2019. – V. 21. – Art. № 243. – 15 p. DOI: 10.1007/s11051-019-4691-2.
12. Редель, Л.В. Стабильность строения малых ГЦК – магических кластеров серебра, применяемых в плазмонике / Л.В. Редель, Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2018. – Вып. 10. – С. 542-549. DOI:10.26456/pcascnn/2018.10.542.
13. Рыжкова, Д.А. Влияние «магических» ГЦК чисел на стабильность строения малых нанокластеров серебра / Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, Ю.Я. Гафнер // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2021. – Т. 113. – № 10. – С. 669-677. DOI: 10.31857/S1234567821100062.
14. Garzón, I.L. Lowest energy structures of gold nanoclusters / I.L. Garzón, K. Michaelian, M.R. Beltrán et al. // Physical Review Letters. – 1998. – V. 81. – I. 8. – P. 1600-1603. DOI: 10.1103/PhysRevLett.81.1600.