Определение размерной границы устойчивости ГЦК фазы наночастиц серебра
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/2024.16.457
Оригинальная статья
Аннотация: Основной задачей проведенного исследования являлось нахождение размерной границы, при которой нанокластеры серебра, обладающие различной начальной морфологией, самопроизвольно изменяют свое строение на ГЦК структуру, характерную для объемного материала. Для этого в работе были изучены данные высокоразрешающей электронной микроскопии исходных и отожженных наночастицсеребра, сформированных на углеродной подложке вакуумно-термическим испарением. Установлено, что в результате отжига число малых наночастиц (D<3,5 нм) уменьшается приблизительно в 2 раза, а доля наночастиц с икосаэдрической и декаэдрической огранками растет примерно в 1,5 раза. Для оценки полученных результатов методом молекулярной динамики на основе модифицированногопотенциала сильной связи было произведено дополнительное исследование границ устойчивостиструктурных модификаций нанокластеров серебра аналогичных диаметров (D=2-10 нм) с целью определения размерной границы возможного термически индуцированного структурного перехода отисходной аморфной морфологии к ГЦК фазе. Полученные данные сравнивались с результатами длянаночастиц Ag с начальным ГЦК строением. Было показано, что размерной границе, при которой нанокластеры изменяли начальное аморфное строение на ГЦК структуру, соответствует диаметр частиц 8-10 нм.
Ключевые слова: нанокластеры, серебро, кристаллизация, структура, компьютерное моделирование, просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения
- 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 4 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 – студент магистратуры 2 года обучения направления подготовки «Современные цифровые технологии в образовании», ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Ссылка на статью:
Гафнер, Ю.Я. Определение размерной границы устойчивости ГЦК фазы наночастиц серебра / Ю.Я. Гафнер, Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, А.А. Череповская // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 457-467. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.457.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Velázquez, J.J. Energy level diagram and kinetics of luminescence of Ag nanoclusters dispersed in a glass host. / J.J. Velázquez, V.K. Tikhomirov, L.F. Chibotaru et al. // Optics Express. – 2012. – V. 20. – I. 12. – Р. 13582-13591. DOI: 10.1364/OE.20.013582.
2. 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. – 19 p. DOI: 10.1016/j.omx.2020.100055.
3. Grishina, Ya.S. Electron microscopy study of silver nanoparticles obtained by thermal evaporation / Ya.S. Grishina, N.I. Borgardt, R.L. Volkov, D.G. Gromov, A.I. Savitskiy // Semiconductors. – 2019. – V. 53. – I. 15. – P. 1986-1991. DOI: 10.1134/S1063782619150089.
4. 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.
5. Gafner, Y. On measuring the structure stability for small silver clusters to use them in plasmonics / Y. Gafner, S. Gafner, D. Bashkova // Journal of Nanoparticle Research. – 2019. – V. 21. – Art. № 243. – 15 p. DOI: 10.1007/s11051-019-4691-2.
6. Редель, Л.В. Роль «магических» чисел при формировании структуры в малых нанокластерах серебра / Л.В. Редель, Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер // Физика твердого тела. – 2015. – Т. 57. – Вып. 15. – С. 2061-2070.
7. Гафнер, С.Л. Структурные переходы в малых кластерах никеля / С.Л. Гафнер, Л.В. Редель, Ж.В. Головенько и др. // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2009. – Т. 89. – Вып. 7. – С. 425-431.
8. Гафнер, С.Л. Моделирование процессов структурообразования нанокластеров меди в рамках потенциала сильной связи / С.Л. Гафнер, Л.В. Редель, Ю.Я. Гафнер // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2009. – Т. 135. – Вып. 5. – С. 899-916.
9. Гафнер, Ю.Я. Формирование структуры нанокластеров золота при процессах кристаллизации / Ю.Я. Гафнер, Ж.В. Головенько, С.Л. Гафнер // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2013. – Т. 143. – Вып. 2. – С. 288-305.
10. Honeycutt, J.D. Molecular dynamics study of melting and freezing of small Lennard-Jones clusters / J.D. Honeycutt, H.C. Andersen // The Journal of Physical Chemistry. – 1987. – V. 91. – I. 19. – P. 4950-4963. DOI: 10.1021/j100303a014
11. Рыжкова, Д.А. Молекулярно-динамическое исследование размерной границы перехода нанокластеров серебра с начальной аморфной структурой к ГЦК фазе / Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, Ю.Я. Гафнер, А.А. Череповская // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2022. – Вып. 14. – С. 490-498. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.490.
12. Baletto, F. Structural properties of sub-nanometer metallic clusters / F. Baletto // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2019. – V. 31. – Art. № 113001. – 42 p. DOI: 10.1088/1361-648X/aaf989.
13 Pavan, L. Metallic nanoparticles meet metadynamics / L. Pavan, K. Rossi, F. Baletto // Journal of Chemical Physics. – 2015. – V. 143. – I. 18. – P. 184304-1-184304-6. DOI: 10.1063/1.4935272.
14. Gould, A. Influence of composition and chemical arrangement on the kinetic stability of 147-atom Au–Ag bimetallic nanoclusters / A. Gould, A.J. Logsdail, C.R.A. Catlow // The Journal of Physical Chemistry C. – 2015. – V. 119. – I. 1. – P. 23685-23697. DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b03577.
15. Gould, A.L. Controlling structural transitions in AuAg nanoparticles through precise compositional design / A.L. Gould, K. Rossi, C.R.A. Catlow et al. // The Journal of Physical Chemistry Letters. – 2016. – V. 7. – I. 21. – P. 4414-4419. DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b02181
16. Rossi, K. The effect of size and composition on structural transitions in monometallic nanoparticles / K. Rossi, L. Pavan, YY. Soon, F. Baletto // The European Physical Journal B. – 2018. – V. 91. – Art. № 33. – 8 p. DOI: 10.1140/epjb/e2017-80281-6.