納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和相變及納米線斷裂機(jī)理的理論研究.pdf

1、納米材料由于其所表現(xiàn)出來(lái)的奇異的物理、化學(xué)性質(zhì)以及潛在的應(yīng)用前景而引起了廣泛的關(guān)注.納米材料中兩個(gè)突出的代表,原子(或分子)團(tuán)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(xué)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(dòng)力學(xué)的計(jì)算機(jī)模擬方法為基礎(chǔ),提出了一種虛擬探針的方法,并用它來(lái)研究團(tuán)簇的生長(zhǎng)過(guò)程.在研究中,我們發(fā)現(xiàn)了團(tuán)簇在生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的生長(zhǎng)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(tuán)簇在質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)中具有較高的豐度. 2對(duì)團(tuán)簇表面原子給出了一個(gè)明確的定義.提出了準(zhǔn)確劃分團(tuán)簇表面原子和內(nèi)部原子的理論模型數(shù)學(xué)依據(jù),為在計(jì)算機(jī)模擬過(guò)程中識(shí)別團(tuán)簇的表面原子及其殼層結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)可行的數(shù)學(xué)物理方法.利用此定義,我們發(fā)現(xiàn)原子層對(duì)于團(tuán)簇的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在壓縮作用,原子層數(shù)越多,對(duì)內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)的壓縮效果越明顯.這種壓縮效應(yīng)解釋了為何小團(tuán)簇更趨向于呈現(xiàn)出具有近似的球形對(duì)稱(chēng)的正二十面體型結(jié)構(gòu).

3、 3我們研究了由于團(tuán)簇表面頂點(diǎn)處原子的遷移所引起的表面熔化現(xiàn)象,擴(kuò)展了對(duì)于小團(tuán)簇表面熔化機(jī)理的認(rèn)識(shí).發(fā)現(xiàn)了在受到初始擾動(dòng)的LJ147團(tuán)簇中存在的集體振蕩現(xiàn)象.在結(jié)構(gòu)弛豫過(guò)程中,集體振蕩模式會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閳F(tuán)簇內(nèi)原子的無(wú)規(guī)熱運(yùn)動(dòng),并且,隨著初始擾動(dòng)強(qiáng)度的增大,由集體振蕩模式向無(wú)規(guī)熱運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)變的速度加快. 4利用經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)方法,對(duì)<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(guò)程進(jìn)行了