金屬納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)演變與熔化特性的原子模擬.pdf

1、湖南大學(xué)博士學(xué)位論文金屬納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)演變與熔化特性的原子模擬姓名：張智申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：材料物理與化學(xué)指導(dǎo)教師：胡望宇20070725金屬納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)演變與熔化特性的原子模擬熱熔化時(shí)將會(huì)發(fā)生表面預(yù)熔。另外，對(duì)Mackay二十面體殼層和Bergman_二十面殼層的穩(wěn)定性研究得出后者具有較差的穩(wěn)定性，而前者的穩(wěn)定性較好，而且可以形成多層“堡壘”，從而阻止其周?chē)环€(wěn)定結(jié)構(gòu)的影響。在中大團(tuán)簇方面得出Mackay二十面體結(jié)構(gòu)的Ni團(tuán)簇的

2、結(jié)構(gòu)幻數(shù)及其穩(wěn)定性，從結(jié)合能和穩(wěn)定性函數(shù)兩個(gè)方面驗(yàn)證了147—309—561個(gè)原子的實(shí)驗(yàn)幻數(shù)結(jié)果，驗(yàn)證了傘狀結(jié)構(gòu)的理論正確性，并預(yù)測(cè)了大至約26萬(wàn)個(gè)原子的幻數(shù)及其結(jié)構(gòu)，得到了在團(tuán)簇生長(zhǎng)過(guò)程中添加原子的占位規(guī)律。在團(tuán)簇的熔化特性方面，Ni團(tuán)簇的二十面體結(jié)構(gòu)比截角八面體結(jié)構(gòu)有更高的熱穩(wěn)定性，直到團(tuán)簇尺寸增至923個(gè)原子。在1380K以下可以保證923個(gè)原子以?xún)?nèi)的Ni團(tuán)簇呈二十砸體結(jié)構(gòu)，團(tuán)簇直徑約32am；而在這個(gè)溫度之上，只能保證大于923

3、個(gè)原子的團(tuán)簇呈截角八面體結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)恰好就是Ni的宏觀fcc晶體結(jié)構(gòu)。對(duì)于小于309個(gè)原了的Ni團(tuán)簇，團(tuán)簇熔化前的截角八面體到二十面體的結(jié)構(gòu)相交決定了團(tuán)簇熔化前的結(jié)構(gòu)為二十面體。對(duì)Na團(tuán)簇熔化特性的研究表明，這種團(tuán)簇在尺寸較小時(shí)表現(xiàn)出不規(guī)則的奇異特性，但在團(tuán)簇較大時(shí)，很快就以其bcc的體結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。對(duì)于Pt團(tuán)簇，僅在N=147和309時(shí)得到團(tuán)簇截角八面體結(jié)構(gòu)相變的結(jié)果，而對(duì)于過(guò)小或過(guò)大的團(tuán)簇都不出現(xiàn)；截邊十面體結(jié)構(gòu)向二十面體結(jié)構(gòu)的

4、轉(zhuǎn)變則總是存在。當(dāng)團(tuán)簇尺寸達(dá)到一定程度(N≥561)，只剩下二十面體和截角八面體結(jié)構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)。此外，從團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造開(kāi)始，準(zhǔn)確地計(jì)算出諸如二十面體、截邊十面體、截角八面體、菱面十二面體和六方結(jié)構(gòu)多面體的幾何參數(shù)，這些結(jié)構(gòu)涵蓋了常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)fee、bee、hcp和準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)。這里給出的是標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，一方面更正了國(guó)內(nèi)著名專(zhuān)著中的相關(guān)疏漏，另一方面給團(tuán)簇的研究提供了標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)，在此基礎(chǔ)可以計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的配位數(shù)、徑向分布函數(shù)、鍵對(duì)分布等特征量。