鉑納米線的結(jié)構(gòu)及其熱力學(xué)性質(zhì)的分子動力學(xué)模擬研究.pdf

1、貴金屬納米線作為納米材料家族中的重要一員，具有許多區(qū)別于塊體或其他低維材料的獨特性質(zhì)。由于具有優(yōu)異的電、光、磁與熱學(xué)性能，在催化、傳感，微電子器件等方面有著深遠的前景，因而備受各國科學(xué)家的青睞。目前，制備外形，尺寸可控的納米線是實驗制備的一個重要工作，另外對納米線穩(wěn)定性的研究也是應(yīng)用道路上亟待解決的一個難題。納米線的尺寸和結(jié)構(gòu)將影響到納米線的性質(zhì)，如納米線的熔化溫度隨半徑的減小而降低，表現(xiàn)出很強的尺寸效應(yīng)；以及實驗和理論上都證明了多殼層

2、螺旋結(jié)構(gòu)的存在。因此，對貴金屬納米線結(jié)構(gòu)，尺寸和熱力學(xué)性質(zhì)的研究，將有助于實驗上對納米線構(gòu)造和制備。
　　 本文選取Pt納米線對貴金屬納米線的結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)進行研究，基于Johnson的嵌入原子勢函數(shù)(EAM)，使用分子動力學(xué)方法，分別模擬研究了Pt納米線在不同冷卻速率下結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化；軸線對應(yīng)塊體不同晶向的Pt納米線初始構(gòu)型對模擬結(jié)果的影響；以及臨界尺度以下，Pt納米線的奇異結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性研究。
　　 我們模擬得出的

3、主要結(jié)果有：
　　 (1)Pt納米線的最終結(jié)構(gòu)是否有序與冷卻速率的快慢有關(guān)。在非常快的冷卻速度下，Pt納米線的微觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)；而隨著冷卻速度降低，初始晶胞大小為2.5a0×2.5a0×11a0的Pt納米線的最終結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出多殼層螺旋結(jié)構(gòu)。
　　 (2)通過對300K時不同冷卻速率下的Pt最終納米線的徑向分布函數(shù)分析表明，多殼層螺旋結(jié)構(gòu)具有長程無序、短程有序的非晶結(jié)構(gòu)的特點；而當(dāng)冷卻速度為k5=5×1012k·s時，通過鍵

4、對分析的結(jié)果又表明，體系的有序度隨著溫度的降低而增加，并有一個明顯的轉(zhuǎn)變過程，隱含著體系結(jié)構(gòu)的突變。
　　 (3)不同晶向構(gòu)造的Pt納米線通過退火模擬后有著大致相似的微結(jié)構(gòu)，且[110]晶向納米線較[100]、[111]型有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
　　 (4)通過對臨界尺寸下的Pt納米線的結(jié)構(gòu)和熔化行為進行分子動力學(xué)模擬，得到一系列穩(wěn)定而規(guī)則的自由Pt納米線奇異結(jié)構(gòu)，計算其各自熔點，發(fā)現(xiàn)與Pt納米線的結(jié)構(gòu)和尺寸密切