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

Компьютерное моделирование процесса структуризации наночастиц Ag-Cu

А.А. Череповская, Д.А. Рыжкова

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

DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.614

Оригинальная статья

Аннотация: v>

В представленной работе произведено компьютерное моделирование процессов формирования внутреннего строения плазмонных наночастиц Ag-Cu. Для этого методом молекулярной динамики на основе потенциала сильной связи была произведена имитация кристаллизации наночастиц Ag-Cu диаметром 2,0-8,0 нм с атомарным содержанием меди в пределах от 10 до 50%. Для отвода термической энергии был использован термостат Андерсена с тремя различными скоростями охлаждения ΔT/Δt = 30∙1011, 12∙1011, 5∙1011 К/с. Возникающие при этом возможные структурные переходы определялись при помощи функции радиального распределения и изменения потенциальной энергии. Для определения наиболее устойчивого кластерного строения был взят ансамбль наночастиц одинакового размера. Далее при помощи визуализаторов OVITO и xmakemol находился реальный внешний вид и структура изучаемых наночастиц. В ходе проведенного моделирования было найдено, что при малых уровнях легирования медью в наночастицах Ag-Cu возможно образование пятичастичной симметрии и были зафиксированы условия возникновения данного эффекта. Также было определено, что D = 8,0 нм для Ag-Cu наночастиц является тем размерным пределом, начиная с которого проявляется макроскопический эффект стабилизации ГЦК строения эвтектического сплава при условии очень быстрой закалки образца.

Ключевые слова: нанокластеры, серебро, медь, кристаллизация, структура, компьютерное моделирование, сильная связь

  • Череповская Арина Александровна – студент 5 курса кафедры математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
  • Рыжкова Дарья Антоновна – аспирант третьего года обучения, старший преподаватель кафедры математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»

Ссылка на статью:

Череповская, А.А. Компьютерное моделирование процесса структуризации наночастиц Ag-Cu / А.А. Череповская, Д.А. Рыжкова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 614-621. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.614.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Bochicchio, D. Structures and segregation patterns of Ag-Cu and Ag-Ni nanoalloys adsorbed on MgO(001) / D. Bochicchio, R. Ferrando, E.Panizon, G. Rossi // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2016. – V. 28. – № 5. – Art. № 064005. – 13 p. DOI: 10.1088/0953-8984/28/6/064005.
2. Araujo, T.P. Understanding plasmonic catalysis with controlled nanomaterials based on catalytic and plasmonic metals / T.P. Araujo, J. Quiroz, E.C.M. Barbosa, P.H.C. Camargo // Current Opinion in Colloid & Interface Science. – 2019. – V. 39. – P. 110-122. DOI: 10.1016/j.cocis.2019.01.014.
3. Qian, K. Surface plasmon-driven water reduction: gold nanoparticle size matters / K. Qian, B.C. Sweeny, A.C. Johnston-Peck et. al. // Journal of the American Chemical Society. – 2014. – V. 136. – I. 28. – P. 9842-9845. DOI: 10.1021/ja504097v.
4. da Silva, A.G.M. The fault in their shapes: investigating the surface-plasmon-resonance-mediated catalytic activities of silver quasi-spheres, cubes, triangular prisms, and wires / A.G.M. da Silva, T.S. Rodrigues, J. Wang et. al. // Langmuir. – 2015. – V. 31. – I. 37. – P. 10272-10278. DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b02838.
5. Kim, S.J. Fabrication of conductive interconnects by Ag migration in Cu–Ag coreshell nanoparticles / S.J. Kim, E. A. Stach, C. A. Handwerker // Applied Physics Letters. – 2010. – V. 96. – I. 14. – P. 144101-1-144101-3. DOI: 10.1063/1.3364132.
6. Panizon, E. Tuning the structure of nanoparticles by small concentrations of impurities / E. Panizon, D. Bochicchio, G. Rossi, R. Ferrando // Chemistry of Materials. – 2014. – V. 26. – I. 11. – P. 3354-3356. DOI: 10.1021/cm501001f.
7. Rapallo, A. Global optimization of bimetallic cluster structures. I. Size-mismatched Ag-Cu, Ag-Ni, and AuCu systems / A. Rapallo, G. Rossi, R. Ferrando et al. // The Journal of Chemical Physics. – 2005. – V. 122. – I. 19. – P. 194308-1-194308-13. DOI: 10.1063/1.1898223.
8. Gromov, D.G. Investigation of the early stages of condensation of Ag and Au on the amorphous carbon surface during thermal evaporation under vacuum / D.G. Gromov, L.M. Pavlova, A.I. Savitskii, A.Y. Trifonov // Physics of the Solid State. – 2015. – V. 57. – I. 1. – P. 173-180. DOI: 10.1134/S1063783415010126.
9. Gromov, D.G. Nucleation and growth of Ag nanoparticles on amorphous carbon surface from vapor phase formed by vacuum evaporation / D.G. Gromov, L.M. Pavlova, A.I. Savitsky, A.Y. Trifonov // Applied Physics A. – 2015. – V. 118. – I. 4. – P. 1297-1303. DOI: 10.1007/s00339-014-8834-0.
10. Dubkov, S.V. SERS in red spectrum region through array of Ag–Cu composite nanoparticles formed by vacuum-thermal evaporation / S.V. Dubkov, A.I. Savitskiy, A. Yu Trifonov et.al. // Optical Materials: X. – 2020. – V. 7. – Art. № 100055. – 9 p. DOI: 10.1016/j.omx.2020.100055.
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.
12. XMakemol - A program for visualizing atomic and molecular systems. – Режим доступа: www.url: https://manpages.ubuntu.com/manpages/bionic/man1/xmakemol.1.html. – 15.05.2023.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒