Анализ химического состава наночастиц Cu-Au при моделировании процесса газофазного синтеза
Ю.Я. Гафнер, Д.А. Рыжкова
ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.391
Краткое сообщение
Аннотация: Методом молекулярной динамики проведена имитация процесса синтеза из высокотемпературной газовой фазы нанокластеров Cu-Au. В качестве начальной конфигурации были использованы 91124 атомов Cu и Au, расположенных хаотично в пространстве с разным процентным соотношением. За основу используемой компьютерной модели синтеза из газовой фазы была взята экспериментальная
установка, находящаяся в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. На базисе полученных данных сделаны выводы о реальном химическом составе кластеров на конечной стадии формирования. Показано, что кластеры с размером более 400–500 атомов придерживаются заданного целевого соотношения, максимальные отклонения от него фиксировались только у атомного пара стехиометрического состава. В остальных случаях с сокращением процентного содержания атомов золота в исходном паре происходило уменьшение отклонений кластеров от заданного целевого состава. Определено, что причиной этого стало разное кристаллическое строение полученных при моделировании наночастиц.
Ключевые слова: нанотехнологии, нанопорошки, компьютерное моделирование, потенциал сильной связи, наночастицы, медь, золото
- Гафнер Юрий Яковлевич – д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
- Рыжкова Дарья Антоновна – аспирант, aссистент кафедры математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Ссылка на статью:
Гафнер, Ю.Я. Анализ химического состава наночастиц Cu-Au при моделировании процесса газофазного синтеза / Ю.Я. Гафнер, Д.А. Рыжкова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 391-398. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.391.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Schulz, С. Gas-phase synthesis of functional nanomaterials: Challenges to kinetics, diagnostics, and process development / C. Schulz, T. Dreier, M. Fikri, H. Wiggers // Proceedings of the Combustion Institute. – 2019. – V. 37. – I. 1. – P. 83-108. DOI: 10.1016/j.proci.2018.06.231.
2. Mustonen, K. Gas phase synthesis of non-bundled, small diameter single-walled carbon nanotubes with near-armchair chiralities / K. Mustonen, P. Laiho, A. Kaskela et.al. // Applied Physics Letters. – 2015. – V. 107. – I. 1. – P. 013106-1-013106-5. DOI: 10.1063/1.4926415.
3. Feng, J. Toward industrial scale synthesis of ultrapure singlet nanoparticles with controllable sizes in a continuous gas-phase process / J. Feng, G. Biskos, A. Schmidt-Ott // Scientific Reports. – 2015. – V. 5. – Art. № 15788. – 9 p. DOI: 10.1038/srep15788
4. Zhang, X. Detection methods of nanoparticles synthesized by gas-phase method: a review / X. Zhang, X. Zhao, H. Li et.al. // Frontiers in Chemistry. – 2022. – V. 10. – Art. № 845363. – 11 p. DOI: 10.3389/fchem.2022.845363.
5. Dvornichenko, A.V. Electromigration-induced formation of percolating adsorbate islands during condensation from the gaseous phase: a computational study / A.V. Dvornichenko, V.O. Kharchenko, D.O. Kharchenko // Beilstein Journal of Nanotechnology. – 2021. – V. 12. – P. 694-703. DOI: 10.3762/bjnano.12.55.
6. 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.
7. 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.
8. Gafner, Yu.Ya The role of gold atom concentration in the processes of formation of Cu-Au nanoparticles from the gas phase / Yu.Ya. Gafner, S.L. Gafner, D.A. Ryzkova, A.V. Nomoev // Beilstein Journal of Nanotechnology. – 2021. – V. 12. – Р. 72-81. DOI: 10.3762/bjnano.12.6.
9. 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
10. 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.