Особенности кристаллизации нанокластеров сплава Ag-Au
Ю.Я. Гафнер, Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, А.А. Череповская
ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.387
Оригинальная статья
Аннотация: При производстве SERS (surface enhanced Raman scattering) подложек используют два основных подхода к формированию массива плазмонных наночастиц: фотолитографию и химические методы, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Возможен еще способ термического испарения в вакууме, который и был выбран для анализа методом компьютерного моделирования. Для этого применялась молекулярно-динамическая имитация процессов кристаллизации массива бинарных наночастиц Ag-Au, позволяющих плавно регулировать длину волны плазмонного резонанса. Было создано три массива Ag-Au НЧ диаметром 2,0; 4,0 и 6,0 нм различного целевого состава от Ag90Au10 до Ag50Au50, которые подвергались процедуре охлаждения из расплава с различным темпом отвода термической энергии. В ходе моделирования формирования внутреннего строения наночастиц Ag-Au были сделаны выводы о зависимости данных процессов от целевого состава, размера и уровня термического воздействия. На основе полученных закономерностей были предложены корректировки технологического процесса создания SERS подложек с использованием бинарных наночастиц Ag-Au.
Ключевые слова: нанокластеры, серебро, золото, кристаллизация, структура, компьютерное моделирование, сильная связь
- 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 года обучения, старший преподаватель кафедры математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
- Гафнер Светлана Леонидовна – д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
- Череповская Арина Александровна – студентка 5-го курса направления подготовки «МатематикаФизика», ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Ссылка на статью:
Гафнер, Ю.Я. Особенности кристаллизации нанокластеров сплава Ag-Au / Ю.Я. Гафнер, Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, А.А. Череповская // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 387-394. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.387.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Gromov, D.G. Optimization of nanostructures based on Au, Ag, Au-Ag nanoparticles formed by thermal evaporation in vacuum for SERS applications / D.G. Gromov, S.V. Dubkov, A.I. Savitskiy et. al. // Applied Surface Science. – 2019. – V. 489. – P. 701-707. DOI: 10.1016/j. apsusc.2019.05.286.
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. Retout, M. Synthesis of ultrastable and bioconjugable Ag, Au, and bimetallic Ag-Au nanoparticles coated with calix[4]arenes / M. Retout, I. Jabin, G. Bruylants / ACS Omega. – 2021. – V. 6. – I. 30. – Р. 19675-19684. DOI: 10.1021/acsomega.1c02327.
4. Громов, Д.Г. Оптическая спектроскопия массивов биметаллических наночастиц Ag-Au, полученных методом вакуум-термического испарения / Д.Г. Громов, И.В. Мельников, А.И. Савицкий и др. // Письма в журнал технической физики. – 2017. – Т. 43. – Вып. 5. – С. 3-9. DOI:10.21883/PJTF.2017.05.44355.16460.
5. 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.
6. Verlet, L. Computer «experiments» on classical fluids. I. Thermodynamical properties of LennardJonesmolecules / L. Verlet // Physical Review. – 1967. – V. 159. – I. 1. – P. 98-103. DOI: 10.1103/PhysRev.159.98.
7. 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. – № 1. – Art. № 015012. – 7 p. DOI: 10.1088/0965-0393/18/1/015012.
8. XMakemol - A program for visualizing atomic and molecular systems. – Режим доступа: www.url: https://manpages.ubuntu.com/manpages/bionic/man1/xmakemol.1.html.– 15.04.2023.
9. Башкова, Д.А. Применение наночастиц серебра в качестве ячеек фазо-изменяемой памяти / Д.А. Башкова, Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер, Л.В. Редель // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. – 2018. – Т. 15. – № 3. – С. 313-319. DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2018.03.001.
10. Gafner, Yu. Dual structural transition in small nanoparticles of Cu-Au alloy / Yu.Gafner, S. Gafner, L. Redel, I. Zamulin // Journal of Nanoparticle Research. – 2018. – V. 20. – I. 2. – Art.№ 51. – 14 p. DOI: 10.1007/s11051-018-4161-2.
11. Гафнер, Ю.Я. Анализ распределения по размеру бинарных наночастиц Cu-Au при синтезе из газовой среды / Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер, Ж.В. Головенько // Письма о материалах. – 2020. – Т. 10. –№ 1. – С. 33-37. DOI: 10.22226/2410-3535-2020-1-33-37.
12. Chui, Y.H. Molecular dynamics investigation of the structural and thermodynamic properties of gold nanoclusters of different morphologies / Y.H. Chui, G. Grochola, I.K. Snook, S.P. Russo // Physical Review B. – 2007. – V. 75. – I. 3.–P. 033404-1-033404-4. DOI: 10.1103/PhysRevB.75.033404.