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

К проблеме апробации параметров потенциала сильной связи: влияние соотношения между парным и многочастичным взаимодействиями на процесс структурообразования в бинарных наночастицах Pd-Pt

Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, Д.Н. Соколов, К.Г. Савина, Н.И. Непша, Я.П. Савельев, Г.Д. Ломоносов

ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.399

Оригинальная статья

Аннотация: Достоверность атомистического моделирования определяется корректностью постановки задачи, включая выбор потенциала межатомного взаимодействия и его параметризации. В данной статье проведена детальная апробация параметров потенциала сильной связи в части исследования влияния соотношения между парным и многочастичным взаимодействиями на процесс структурообразованияв бинарных наночастицах Pd-Pt. Были выбраны три параметризации потенциала сильной связи для перекрестных параметров: набор (I) отвечал использованию правила Лоренца-Бертло, наборы (II) и (III) задавали законы масштабирования параметров парного взаимодействия и параметров многочастичного взаимодействия соответственно. Для наборов (I) и (III) установлена поверхностная сегрегация атомов палладия, в то время как использование набора (II) приводит к формированию Янус-структуры. Кроме того, установлены различия в формировании локальной структуры в бинарных наночастицах Pd-Pt. Набор (III) предсказывает доминирование локальной ОЦК структуры. Также были рассчитаны радиальные распределения локальной плотности атомов Pd и Pt в наночастице Pd-Pt при конечной температуре 300 К.

Ключевые слова: метод молекулярной динамики, потенциал сильной связи, парное взаимодействие, многочастичное взаимодействие, наночастицы Pd-Pt, структурообразование

  • Сдобняков Николай Юрьевич – д.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Колосов Андрей Юрьевич – к.ф.-м.н., научный сотрудник кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Соколов Денис Николаевич – к.ф.-м.н., научный сотрудник кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Савина Ксения Геннадьевна – аспирант 2 года обучения кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Непша Никита Игоревич – аспирант 4 года обучения кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Савельев Ярослав Павлович – студент 4 курса кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Ломоносов Георгий Денисович – студент 4 курса кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Сдобняков, Н.Ю. К проблеме апробации параметров потенциала сильной связи: влияние соотношения между парным и многочастичным взаимодействиями на процесс структурообразования в бинарных наночастицах Pd-Pt / Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, Д.Н. Соколов, К.Г. Савина, Н.И. Непша, Я.П. Савельев, Г.Д. Ломоносов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 399-408. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.399.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Сдобняков, Н.Ю. Моделирование процессов коалесценции и спекания в моно- и биметаллических наносистемах. Монография / Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, С.С. Богданов. – Тверь: Издательство Тверского государственного университета, 2021. – 168 с. DOI: 10.26456/skb.2021.168.
2. Сдобняков, Н.Ю. Изучение термодинамических и структурных характеристик наночастиц металлов в процессах плавления и кристаллизации: теория и компьютерное моделирование: монография / Н.Ю. Сдобняков, Д.Н. Соколов. – Тверь: Издательство Тверского государственного университета, 2018. – 176 с.
3. Рит, М. Наноконструирование в науке и технике. Введение в мир нанорасчета / М. Рит; пер. с англ. – Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. – 160 c.
4. Сдобняков, Н.Ю. Исследование удельной свободной поверхностной энергии нанокапель алюминия с использованием потенциала Шоммерса / Н.Ю. Сдобняков, А.Н. Базулев, В.М. Самсонов, Д.А. Кульпин, Д.Н. Соколов // Журнал структурной химии. – 2009. – T. 50. – № 6. – С. 1223-1228.
5. Сдобняков, Н.Ю. Исследование размерной зависимости поверхностного натяжения твердых наночастиц на основе термодинамической теории возмущений / Н.Ю. Сдобняков, В.М. Самсонов // Известия ВУЗов: Химия и химическая технология. – 2003. – Т. 46. – Вып. 5. – С. 90-94.
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. Daw, M.S. Embedded-atom method: Derivation and application to impurities, surfaces, and other defects in metals / M.S. Daw, M.I. Baskes // Physical Review B. – 1984. – V. 29. – I. 12. – P. 6443-6453. DOI: 10.1103/PhysRevB.29.6443.
8. Paz Borbón, L.O. Computational studies of transition metal nanoalloys / L.O. Paz Borbón // Doctoral Thesis accepted by University of Birmingham, United Kingdom. – Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2011. – 155 p. DOI: 10.1007/978-3-642-18012-5.
9. Bogdanov, S. Molecular dynamics simulation of the formation of bimetallic core-shell nanostructures with binary Ni–Al nanoparticle quenching / S. Bogdanov, V. Samsonov, N. Sdobnyakov et al. // Journal of Materials Science. – 2022. – V. 57. – I. 28. – P. 13467-13480. DOI: 10.1007/s10853-022-07476-2.
10. Sdobnyakov, N.Yu. Simulation of phase transformations in titanium nanoalloy at different cooling rates / N.Yu. Sdobnyakov, V.S. Myasnichenko, C.-H. San et al. // Materials Chemistry and Physics. – 2019. – V. 238. – Art. № 121895. – 9 p. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2019.121895.
11. Вересов, С.А. К вопросу изучения процессов структурообразования в четырехкомпонентных наночастицах / С.А. Вересов, К.Г. Савина, А.Д. Веселов и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2022. – Вып. 14. – С. 371-382. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.371.
12. Сдобняков, Н.Ю. Комплексный подход к моделированию плавления и кристаллизации в пятикомпонентных металлических наночастицах: молекулярная динамика и метод Монте-Карло / Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, Д.Н. Соколов и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2023. – Вып. 15. – С. 589-601. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.589.
13. Massen, C. Geometries and segregation properties of platinum–palladium nanoalloy clusters / С. Massen, T.V. Mortimer-Jones, R.L. Johnston // Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. – 2002. – I. 23. – P. 4375-4388. DOI: 10.1039/B207847C.
14. Колосов, А.Ю. Влияние парного и многочастичного взаимодействия на процесс структурообразования в бинарных наночастицах Pd-Pt / А.Ю. Колосов, Д.Н. Соколов, К.Г. Савина и др. // XIII Международная научная конференция «Химическая термодинамика и кинетика», 15-19 мая 2023, Великий Новгород: сборник научных трудов. – Великий Новгород: НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2023. – С. 147-149.
15. Свидетельство № 2019661915 Российская Федерация. Metropolis / Д.Н. Соколов, Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, П.М. Ершов, С.С. Богданов; заявитель и правообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверской государственный университет». – № 2019660847; заявл. 30.08.2019; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 11.09.2019. – 1 с.
16. 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.
17. Nguyen, V.L. New experimental evidences of Pt–Pd Bimetallic nanoparticles with core–shell configuration and highly fine-ordered nanostructures by high-resolution electron transmission microscopy / V.L. Nguyen, O. Michitaka, M. Takashi et. al. // The Journal of Physical Chemistry C. – 2012. – V. 116. – I. 22. – P. 12265-12274. DOI: 10.1021/jp303117y.
18. LAMMPS Molecular Dynamics Simulator. – Режим доступа: www.url: http://lammps.sandia.gov. – 15.08.2024.
19. Samsonov, V.M. Size dependence of the surface tension and the problem of Gibbs thermodynamics extension to nanosystems / V.M. Samsonov, N.Yu. Sdobnyakov, A.N. Bazulev // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2004. – V. 239. – I. 1-3. – P. 113-117. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2004.01.016.
20. Eom, N. General trends in core-shell preferences for bimetallic nanoparticles / N. Eom, M.E. Messing, J. Johnson, K. Deppert // ACS Nano. – 2021. – V. 15. – I. 5. – P. 8883-8855. DOI: 10.1021/acsnano.1c01500.
21. Samsonov, V. Puzzles of surface segregation in binary Pt–Pd nanoparticles: molecular dynamics and thermodynamic simulations / V. Samsonov, A. Romanov, I. Talyzin et al. // Metals. – 2023. – V. 13. – I. 7. – Art. № 1269. – 20 p. DOI: 10.3390/met13071269.
22. Талызин, И.В. Идентификация сложных наноструктур ядро-оболочка по радиальным распределениям локальной плотности компонентов / И.В. Талызин, С.С. Богданов, В.М. Самсонови др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2022. – Вып. 14. – С. 307-320. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.307.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒