Влияние атомов золота на строение 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/2022.14.399
Оригинальная статья
Аннотация: Численным анализом на основе метода молекулярной динамики рассмотрен процесс формирования из высокотемпературной газовой среды бинарных нанокластеров Cu-Au разного целевого состава. Основное внимание было уделено изучению вопроса формирования кристаллической структуры в таких кластерах и определения ее типа. Показано, что рост процентного содержания атомов золота в первичной газовой среде существенно влияет на образование внутреннего строения имитируемых наночастиц. При относительно небольшой добавке происходит полное исчезновение кластеров с ГЦК строением с формированием наночастиц практически только с пятичастичной симметрией с подавляющим преобладанием Dh конфигурации. Если испарять оба прекурсора с равной скоростью, то рост процентного содержания в газовой смеси атомов золота приводит к тому, что кластеры CuAu часто оказываются неспособными сформировать какую-либо явно различимую кристаллическую форму, из-за чего примерно каждый четвертый кластер фиксировался в аморфном состоянии. Сделан вывод, что причиной данного явления может быть разделение атомов разного сорта, характерное для бинарных наночастиц моделируемого химического состава.
Ключевые слова: нанотехнологии, нанопорошки, компьютерное моделирование, сильная связь, 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 3 курса обучения, ассистент кафедры математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Ссылка на статью:
Гафнер, Ю.Я. Влияние атомов золота на строение 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. 399-407. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.399.
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. Samsonov, V.M. Melting temperature and binding energy of metal nanoparticles: size dependences, interrelation between them, and some correlations with structural stability of nanoclusters / V.M. Samsonov, S.A. Vasilyev, K.K. Nebyvalova et al. // Journal of Nanoparticle Research. – 2020. – V. 22. – I. 8. – Art. № 247. – 15 p. DOI: 10.1007/s11051-020-04923-6.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. He, R. Facile synthesis of pentacle gold-copper alloy nanocrystals and their plasmonic and catalytic properties / R. He, Y.-C. Wang, X. Wang et al. // Nature Communications. – 2014. – V. 5. – Art. № 4327. – 23 p. DOI: 10.1038/ncomms5327.
7. 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. – P. 28339-28346. DOI: 10.1039/c5cp01491c.
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. – V. 90. – I. 7. – P. 075416-1-075416-10. DOI: 10.1103/PhysRevB.90.075416.
9. Tran, D.T. Truncated-octahedral copper-gold nanoparticles / D.T. Tran, I.P. Jones, R.L. Johnston, J.A. Preece, C.R. van den Brom // Journal of Physics: Conference Series. – 2010. – V. 241. – Art. № 012086. – 4 p. DOI: 10.1088/1742-6596/241/1/012086.
10. 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. – № 1. – P. 81-100. DOI: 10.1080/23746149.2016.1142829.
11. Huttel, Y. Gas-phase synthesis of nanoparticles: present status and perspectives / Y. Huttel, L. Martínez, A. Mayoral, I. Fernández // MRS Communications. – 2018. – V. 8. – I. 3. – P. 947-954. DOI: 10.1557/mrc.2018.169.
12. Vernières, J. Gas phase synthesis of multifunctional Fe-based nanocubes / J. Vernières, S. Steinhauer, J. Zhao et al. // Advanced Functional Materials. – 2017. – V. 27. – I. 11. – Art. № 1605328. – 30 p. DOI: 10.1002/adfm.201605328.hal-02045474.