納米結(jié)構(gòu)邊緣效應(yīng)的鍵弛豫理論研究.pdf

1、由于在化學(xué)催化、信息儲存、生物醫(yī)學(xué)、光電器件和磁記錄介質(zhì)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，不同形狀的納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為納米材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)研究的前沿和熱點課題之一。與理想的球狀納米結(jié)構(gòu)相比，棒狀和多面體形狀的納米結(jié)構(gòu)具有一些奇異的物理和化學(xué)性質(zhì)。體系的邊緣部分如頂角、棱邊和邊緣晶面處原子具有的高配位缺陷和異常能態(tài)，將影響體系的相穩(wěn)定性以及相關(guān)的物理和化學(xué)性能。此外，外場如溫度和壓力也能對納米結(jié)構(gòu)的理化性能進行有效調(diào)制。
　　 基于熱力學(xué)

2、理論和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，我們建立了鍵弛豫理論模型，揭示了納米結(jié)構(gòu)邊界原子在弛豫前后的能量變化機理。在此基礎(chǔ)上，研究了邊緣效應(yīng)對多面形金屬納米晶的相穩(wěn)定性、半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)（立方狀、棒狀和球狀）帶隙漂移以及光吸收性能的影響。而且，考慮到溫度對納米結(jié)構(gòu)性能的調(diào)控作用，研究了溫度對多面形納米棒結(jié)構(gòu)相變的理論機制。本論文工作取得的主要進展概述如下:
　　 1.從原子層次闡述了多面體金屬納米晶的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和相變機制，以多面體Cu，Pd，Ni納米

3、晶為具體的研究對象，發(fā)現(xiàn)多面體納米晶的邊界處如棱邊、晶面以及頂角處的原子對小尺度納米晶的結(jié)構(gòu)性能有重要的影響。體系的邊界與內(nèi)部塊體部分對于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有一種競爭的關(guān)系。而且，在臨界尺度以下，金屬納米晶的二十面體(Ih)結(jié)構(gòu)比立方八面體(CO)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。我們的理論結(jié)果與實驗觀測的結(jié)果一致。
　　 2.提出了溫度場作用下的納米棒形貌和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的鍵弛豫理論模型。理論結(jié)果表明:尺度和溫度參數(shù)能影響納米棒體系的單鍵能，且呈現(xiàn)出一種競