Сравнительное молекулярно-динамическое моделирование синтеза наночастиц серебра из газовой фазы
С.А. Васильев, В.В. Пуйтов, И.В. Талызин, В.М. Самсонов
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.362
Краткое сообщение
Аннотация: Осуществлено сравнительное молекулярно-динамическое моделирование газофазного синтеза наночастиц Ag с использованием двух различных типов многочастичных потенциалов межатомного взаимодействия: потенциала, отвечающего методу погруженного атома, и потенциала сильной связи. Начальная температура в зависимости от эксперимента составляла от 1000 до 3000 К, далее она равномерно понижалась до 77 К, что соответствует температуре жидкого азота. Результаты, полученные с использованием альтернативных силовых полей, согласуются друг с другом, но, вместе с тем, существенно отличаются как по динамике эволюции системы, так и по полученным конечным конфигурациям наночастиц. Увеличение радиуса обрезки потенциала сильной связи значительно изменяет скорость формирования наночастиц. Однако увеличение радиуса обрезки при моделировании с использованием метода погруженного атома не влияет на эволюцию системы. Конфигурации, полученные в результате моделирования с использованием метода погруженного
атома, характеризуются меньшим размером и формой, близкой к сферической, тогда как при использовании потенциала сильной связи формируются более крупные нанокристаллы, имеющие вытянутую форму.
Ключевые слова: наночастицы серебра, газофазный синтез, метод погруженного атома, потенциал сильной связи, молекулярная динамика
- Васильев Сергей Александрович – к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной физики, научный сотрудник Управления научных исследований, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Пуйтов Владимир Владимирович – лаборант Управления научных исследований ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет», ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Талызин Игорь Владимирович – к.ф.-м.н., научный сотрудник Управления научных исследований, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Самсонов Владимир Михайлович – д.ф.-м.н., профессор кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
Ссылка на статью:
Васильев, С.А. Сравнительное молекулярно-динамическое моделирование синтеза наночастиц серебра из газовой фазы / С.А. Васильев, В.В. Пуйтов, И.В. Талызин, В.М. Самсонов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 362-370. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.362.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Jamkhandea, P.G. Metal nanoparticles synthesis: An overview on methods of preparation, advantages and disadvantages, and applications / P.G. Jamkhandea, N.W. Ghuleb, A.H. Bamerc, M.G. Kalaskard // Journal of Drug Delivery Science and Technology. – 2019. – V. 53. – Art. № 101174. – 11 p. DOI: 10.1016/j.jddst.2019.101174.
2. Grammatikopoulos, P. Nanoparticle design by gas-phase synthesis / P. Grammatikopoulos, S. Steinhauer, J. Vernieres, V. Singh, M. Sowwan // Advances in Physics: X. – 2016. – V. 1. – I. 1. – P. 81-100. DOI: 10.1080/23746149.2016.1142829.
3. 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. – P. 2151-2163. DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b00129.
4. 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. DOI: 10.1103/PhysRevB.48.22.
5. Adams, J.B. Self-diffusion and impurity diffusion of FCC metals using the 5-frequency model and the embedded atom method / J.B. Adams, S.M. Foiles, W.G. Wolfer // Journal of Materials Research. – 1989. – V. 4. – I. 1. – P. 102-112. DOI: 10.1557/JMR.1989.0102.
6. Самсонов, В.М. Нахождение магических чисел для нанокластеров серебра и меди методом молекулярной динамики / В.М. Самсонов, С.А. Васильев, М.В Самсонов и др. // Журнал структурной химии. – 2017. – Т. 58. – № 7. – С. 1415-1420. DOI: 10.26902/JSC20170714.
7. Самсонов, В.М. Сравнительный анализ размерной зависимости температур плавления и кристаллизации наночастиц серебра: молекулярная динамика и метод Монте-Карло / В.М. Самсонов, Н.Ю. Сдобняков, В.С. Мясниченко и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2018. – № 12. – С. 65-69. DOI: 10.1134/S0207352818120168.
8. Гафнер, С.Л. Анализ процессов конденсации наночастиц Ni из газовой фазы / С.Л. Гафнер, Ю.Я. Гафнер // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2008. – Т. 134 – Вып. 4. – С. 831-844.
9. 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. – 2020. – Вып. 12. – С. 384-393. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.384.
10. Sotiriou, G.A. Gas-phase synthesis of silver nanoparticles for plasmonic biosensors / G.A. Sotiriou, C.O. Blattmann, S.E. Pratsinis // MRS Online Proceedings Library. – 2012. – V. 1509. – I. 1. – Art. № 1202. – 6 p. DOI: 10.1557/opl.2013.527.
11. Lu, J. Preparation of Ag nanoparticles by spark ablation in gas as catalysts for electrocatalytic hydrogen production / J. Lu, J. Guo, S. Song et al. // RSC Advances. – 2020. – V. 10. – I. 63. – P. 38583-38587. DOI: 10.1039/d0ra06682f.