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


Устойчивость внутреннего строения нанокластеров Ag55 и Ag147 при вариации начальной морфологии

Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, Ю.Я. Гафнер

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

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.XXX

Оригинальная статья

Аннотация: В статье методом молекулярной динамики с использованием модифицированного потенциала сильной связи TB-SMA (second moment approximation of tight-binding) проводится сравнительный анализ характера термически индуцированных структурных переходов в нанокластерах серебра, число атомов в которых соответствует «магическим» числам икосаэдрической структуры, при вариации их начальной морфологии. Показано, что в случае начальной ГЦК конфигурации формирование Ih модификации происходит либо на этапе предварительной термической релаксации, либо в ходе дальнейшего нагрева. При начальной аморфной морфологии характер структурных переходов претерпевает значительные изменения. Так, например, формирующаяся Ih модификация обладает большей стабильностью в области высоких температур и точка плавления нанокластеров смещается на величину более 100 К. Такой эффект обусловлен более плавным изменением удельной потенциальной энергии нанокластера в сравнении со случаем, когда устойчивая Ih конфигурация формируется при низких температурах. Полученные данные могут быть использованы при процессах создания нанокластеров серебра с требуемым внутренним строением.

Ключевые слова: структурная стабильность, нанокластеры, серебро, компьютерное моделирование, 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. Устойчивость внутреннего строения нанокластеров Ag55 и Ag147 при вариации начальной морфологии / Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, Ю.Я. Гафнер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. __-__. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.XXX.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Kiss, F.D. Size effects on silver nanoparticles' properties / F. D. Kiss, R. Miotto, A. Ferraz // Nanotechnology. – 2011. – V. 22. – Art. № 275708. – 9 p. DOI: 10.1088/0957-4484/22/27/275708.
2. Luo, W. Size effect on the thermodynamic properties of silver nanoparticles / W. Luo, W. Hu, S. Xiao // The Journal of Physical Chemistry C. – 2008. – V. 112. – I. 7. – P. 2359-2369. DOI: 10.1021/jp0770155.
3. Syafiuddin, A. Review of silver nanoparticles: research trends, global consumption, synthesis, properties, and future challenges / A. Syafiuddin, Salmiati, M.R. Salim et al. // Journal of the Chinese Chemical Society. – 2017. – V. 64. – I. 7. – P. 732-756. DOI: 10.1002/jccs.201700067.
4. Beyene, H.D. Synthesis paradigm and applications of silver nanoparticles (Ag NPs), a review / H.D. Beyene, A.A. Werkneh, H.K. Bezabh, T.G. Ambaye // Sustainable Materials and Technologies. – 2017. – V. 13. – P. 18-23. DOI: 10.1016/j.susmat.2017.08.001.
5. Zhang, Z. Recent advances in synthetic methods and applications of silver nanostructures / Z. Zhang, W. Shen, J. Xue et al. // Nanoscale Research Letters. – 2018. – V. 13. – Art. № 54. – 18 p. DOI: 10.1186/s11671-018-2450-4.
6. Kaatz, F.H. Magic mathematical relationships for nanoclusters / F.H. Kaatz, A. Bultheel // Nanoscale Research Letters. – 2019. – V. 14. – Art. № 150. – 12 p. DOI: 10.1186/s11671-019-2939-5.
7. 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.
8. Рыжкова, Д.А. Исследование термической стабильности малых нанокластеров серебра с начальной аморфной субструктурой / Д. А. Рыжкова, С. Л. Гафнер, Ю. Я. Гафнер // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. – 2021. – Т. 18. – № 1. – С. 17-23. DOI 10.25712/ASTU.1811-1416.2021.01.002.
9. 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.
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. 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.