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银纳米线熔化过程的分子动力学模拟

2019-08-04 02:08:10|发布者: admin| 查看: 186| 评论: 0

银纳米线熔化过程的分子动力学模拟_物理_自然科学_专业资料。采用分子动力学方法和量子修正的Sutton-Chen(QSC)多体势研究了不同尺寸的银纳米线的熔化动力学过程.模拟结果表明;银纳米线的熔点要...

  银纳米线熔化过程的分子动力学模拟_物理_自然科学_专业资料。采用分子动力学方法和量子修正的Sutton-Chen(QSC)多体势研究了不同尺寸的银纳米线的熔化动力学过程.模拟结果表明;银纳米线的熔点要比银的体材料的熔点低得多,并且与纳米线的直径的倒数成线性关系,当纳米线的直径越大时,其熔点越高,表现出了明显的尺寸效应.银纳米线的熔化过程首先从表面开始,并逐步向内部发展,直至核心区域.当温度高于熔点时,银纳米线逐渐熔化、断

  维普资讯 第4卷 6 第 4期 厦 门大 学 学报 ( 自然科 学 版 ) J u n lo a e i est ( t r l ce c ) o r a fXim n Unv r i y Na u a in e S Vo . 6 No 4 14 . J1 20 u. 0 7 20 0 7年 7月 银 纳 米 线 熔 化 过 程 的分 子 动 力 学 模 拟 潘眷 玲 , 玉 华 , 文 朱梓 忠 ( 门大 学 物 理 学 系 , 厦 福建 厦 门 3 1 0 ) 6 0 5 摘 要 :采用分子动力学方法 和量 子修正 的 S t nC e( S ) u o—hnQ C 多体 势研 究了不 同尺寸 的银 纳米线的熔化动力学过程. t 模 拟 结 果 表 明 ; 纳 米 线 的 熔 点 要 比银 的 体 材 料 的 熔 点 低 得 多 , 且 与 纳 米 线 的 直 径 的倒 数 成 线 性 关 系 , 纳米 线 的 直 径 银 并 当 越大时 , 其熔 点越 高 , 现 出 了 明 显 的 尺 寸 效 应 . 纳 米 线 的熔 化 过 程 首 先 从 表 面 开 始 , 逐 步 向 内 部 发 展 , 至 核 心 区 表 银 并 直 域 . 温 度 高 于 熔 点 时 , 纳 米 线 逐 渐 熔 化 、 裂 , 后 形 成球 形 团 簇 . 当 银 断 最 关 键 词 :银纳米线 ; 熔化 ;分子动力学模拟 中图分 类号 : 8 O41 文献标 识 码 : A 文章编 号 :4807(070—480 03—4920 )407— 4 纳米材 料被誉 为 “ 1 纪 最 有前 途 的材 料” 纳 米 2 世 . 尺寸 下 , 电子 波 函数 的 相关 长 度 与体 系 的特 征 尺 寸 相 当 , 纳米材 料 通常 表 现 出非 常 特 别 的 力 学 、 故 电学 、 热 计 算 机 模 拟 的方 法 和 过程 我们 构 造 了 3根 不 同 直 径 的 纳 米 线 , Ag 一 学 、 学和磁 学性 质 , 光 世界 各 国的 科学 家都 在竞 相 开展 这 种新 材料 的 研 究 工 作[ . 米 线 体 系 作 为 纳 米 材 】 纳 ] 料 中的重要 一员 , 由于存 在大 的 表面 体积 比 , 结构 和性 质上 出现许 多 不 同 于 体 结 构 材 料 的特 性 [ , 年 来 2 近 ] 也得 到科学 家们 的关 注 . 别是 一维 的金 属 纳 米 线 和 特 半导 体纳米 线 , 成为 纳米 技术 研究 领 域里 的 一个热 点. 金属 纳米线 因其 自身 的结 构特 征 , 使得 它 在磁 性材 料 、 24 . 4和 Ag 2 8 , 一 . 5 分别代 表 纳 米线 m, 应 的 原 子 个 数 分 别 为 2 4 0 m . 5n 相 5 、 56 0 74 0 为 了能够得 到纳 米 线 系 统 一个 比较 确定 5 、 5 . 的熔解 温 度 , 我们 给银 纳 米线 一 个 比较靠 近 晶态 的初 始 结构 , 即银 纳米线 的初 始 构 型 按 照 原 子 的理 想 晶体 的 空 间 点 阵 的 位 置 来 排 列 , 排 列 方 式 为 面 心 立 方 即 (e ) fe ,X、 Z 坐 标 轴 分 别 对 应 面 心 立 方 的 E O 3 Y、 LO , E l 3 [ o 3方 向 ( 面 原 子将 得 到 弛豫 ) 纳 米线 表 . 截 面位 于 X_ y平 面 内 , X 和 y方 向上 , 在 纳米 线 由有 限的 晶胞构 成 , 纳米 线 n 对应 着沿 直 径方 向有 4~ 7 fe m 个 e 晶胞. Z方 向 在 电子 材料 、 学材 料及 功 能 复合 材 料 等方 面 具 有 广 阔 光 的应 用前景 [ , 4 因此 对 纳 米 线 的 热 力 学 性 质 的 研 究 ] 具 有 重要 的意义 . 熔 化通 常起始 于表 面[ , 目前 的实 验 条 件 下 直 8在 ] 接 从微 观层 次观测 金 属 熔 化 的过 程 是 非 常 困 难 的. 高 速 发展 的计 算机技 术 和分 子动 力学 方法 使 得从 原子 层 次 研究 金属 在某些 特 定 情 况 下 的 熔 化 过 程 成 为 可 能. 上, 我们 对 所有 的 3 纳 米线 根 O个 f e e晶胞 , 长 度 是 2 . m. 0 3n 由于使 用 了周期 性 的边界 条件 , 纳米 故 线 在 z方 向上 可 以认 为是 无 限长 的. 计算 机模 拟 采用 经 典 的分 子 动力 学 方 法 , 用 量 使 子 修正 的 S to - h n Qs ) 体势[- 描述银 原 utnC e ( c 多 1n 来 o 子 之间 的相 互作 用. 系统 的 总势 能可 以表示 为 分 子 动力学 方法通 过 求 解 牛 顿 运 动 方 程 , 到 体 系 在 得 相 空 间的轨 迹 , 利用 统 计 方 法 得 到 多粒 子 系 统 的 静 再 态 和动态 特性 , 而得 到 系统 的宏观 性 质[ . 从 g 本文 将 采 ] 用 分子 动力 学计算 机 模 拟 方 法 , 究 银 纳 米 线 的 熔 化 研 过程 , 在此基 础 上 , 论 尺 寸 效 应 对 纳 米 线 熔 点 的 影 讨 U 一∑U=∑£∑ 1( 一 i1 I V


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