納米團簇的結構和相變及納米線斷裂機理的理論研究.pdf

1、納米材料由于其所表現(xiàn)出來的奇異的物理、化學性質(zhì)以及潛在的應用前景而引起了廣泛的關注.納米材料中兩個突出的代表,原子(或分子)團簇和金屬納米線,作為連接宏觀和微觀材料的橋梁,各自具有不同的物理和化學性質(zhì),因而吸引著眾多的研究者.在本論文中,我們主要做了以下研究工作: 1以分子動力學的計算機模擬方法為基礎,提出了一種虛擬探針的方法,并用它來研究團簇的生長過程.在研究中,我們發(fā)現(xiàn)了團簇在生長過程中出現(xiàn)的生長路徑的分裂與合并的現(xiàn)象,揭示

2、了為何包含某種特定原子數(shù)目的團簇在質(zhì)譜分析實驗中具有較高的豐度. 2對團簇表面原子給出了一個明確的定義.提出了準確劃分團簇表面原子和內(nèi)部原子的理論模型數(shù)學依據(jù),為在計算機模擬過程中識別團簇的表面原子及其殼層結構提供了一個可行的數(shù)學物理方法.利用此定義,我們發(fā)現(xiàn)原子層對于團簇的內(nèi)部結構存在壓縮作用,原子層數(shù)越多,對內(nèi)部原子結構的壓縮效果越明顯.這種壓縮效應解釋了為何小團簇更趨向于呈現(xiàn)出具有近似的球形對稱的正二十面體型結構.

3、 3我們研究了由于團簇表面頂點處原子的遷移所引起的表面熔化現(xiàn)象,擴展了對于小團簇表面熔化機理的認識.發(fā)現(xiàn)了在受到初始擾動的LJ147團簇中存在的集體振蕩現(xiàn)象.在結構弛豫過程中,集體振蕩模式會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閳F簇內(nèi)原子的無規(guī)熱運動,并且,隨著初始擾動強度的增大,由集體振蕩模式向無規(guī)熱運動方式轉(zhuǎn)變的速度加快. 4利用經(jīng)典分子動力學方法,對<110>取向Au納米線分別在恒定作用力和不同溫度下,以及恒定溫度和不同拉力作用下的斷裂微觀過程進行了