Численным анализом на основе метода молекулярной динамики рассмотрен процесс формирования из высокотемпературной газовой среды бинарных нанокластеров Cu-Au разного целевого состава. Основное внимание было уделено изучению вопроса формирования кристаллической структуры в таких кластерах и определения ее типа. Показано, что рост процентного содержания атомов золота в первичной газовой среде существенно влияет на образование внутреннего строения имитируемых наночастиц. При относительно небольшой добавке происходит полное исчезновение кластеров с ГЦК строением с формированием наночастиц практически только с пятичастичной симметрией с подавляющим преобладанием Dh конфигурации. Если испарять оба прекурсора с равной скоростью, то рост процентного содержания в газовой смеси атомов золота приводит к тому, что кластеры CuAu часто оказываются неспособными сформировать какую-либо явно различимую кристаллическую форму, из-за чего примерно каждый четвертый кластер фиксировался в аморфном состоянии. Сделан вывод, что причиной данного явления может быть разделение атомов разного сорта, характерное для бинарных наночастиц моделируемого химического состава. The article considers the process of formation of binary Cu-Au nanoclusters with different target composition from a high-temperature gaseous medium. The molecular dynamics method was used. The main attention was paid to studying formation of the crystal structure in such clusters and determination its type. It is shown that an increase in the percentage of gold atoms in the primary gaseous medium significantly affects the formation of the internal structure of simulated nanoparticles. With a relatively small increase in the proportion of gold atoms, there is a complete disappearance of clusters with the fcc structure. The formation of nanoparticles with, as a rule, five-particle symmetry is observed. In this case, the Dh configuration prevails. If both precursors are evaporated at the same rate, then an increase in the percentage of gold atoms in the gas mixture leads to the fact that CuAu clusters are often unable to form any clearly distinguishable crystalline form, due to which approximately every fourth cluster was fixed in the amorphous state. We concluded that the cause of this phenomenon may be the separation of atoms of different types, which is typical for binary nanoparticles of the studied chemical composition.
Методом молекулярной динамики проведена имитация процесса синтеза из высокотемпературной газовой фазы нанокластеров целевого состава CuAu. В качестве начальной конфигурации были использованы 91124 атомов Cu и Au, расположенных хаотично в пространстве со средним расстоянием между ними в 30 Боровских радиусов. Набор параметров был выбран таким образом, чтобы имитировать условия конденсации в среде инертного газа (IGC - inert gas condensation). На основе полученных данных сделаны выводы об основных этапах эволюции модельной системы при охлаждении со скоростью отвода термической энергии 10 К/с. Показано, что начальная стадия синтеза состоит из пяти различных этапов, постепенно приводящих к формированию первичных сферических наночастиц бинарного сплава CuAu. На конечном этапе происходит завершающая трансформация формирующихся первичных наночастиц, заключающаяся в практически полном исчезновении исходной атомной атмосферы с образованием сферичных бинарных наночастиц, характерной особенностью которых является вытеснение атомов золота на поверхность. The process of synthesis of CuAu nanoclusters from a high-temperature gas phase was simulated. The molecular dynamics method was used. 91124 Cu and Au atoms were used as the initial configuration. The atoms were arranged randomly in space, the average distance between them was 30 Bohr radii. The set of parameters was chosen in such a way as to simulate the conditions of the inert gas condensation. This system was cooled with a thermal energy removal rate of 10 K/s. Based on the data obtained, conclusions were drawn about the main stages of the evolution of the model system. It is shown that the initial stage of synthesis consists of five different stages, which gradually lead to the formation of primary spherical nanoparticles of the CuAu binary alloy. At the final stage, the eventual transformation of the formed primary nanoparticles takes place. The initial atomic atmosphere almost completely disappears and spherical binary nanoparticles are formed, a characteristic feature of which is the displacement of gold atoms to the surface.
The paper studies applicability of individual particles of Ag-Cu nanoalloys as data bits in the next generation memory devices constructed on the phase change memory principle. To fulfill this task, the structure formation was simulated with the molecular dynamics method on cooling from the melt of Ag-Cu nanoparticles of the diameter of 2.0 – 8.0 nm of different chemical compositions (with copper content in the alloy from 10 to 50 percent), based on the modified tight-binding potential (TB-SMA). The authors investigated the influence of the size effects and the heat removal rate on the formation of the clusters structure. The investigation showed that different internal structures can be developed upon cooling from the liquid phase, so there were determined some criteria of their stability. Clusters with copper content of not more than 10% and diameters of more than 6.0 nm were isolated from the entire set of the considered particles.
Рецензирование статей осуществляется на основании Положения о рецензировании статей и материалов для опубликования в Межвузовском сборнике научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов». Официальный сайт издания в сети Интернет: https://www.physchemaspects.ru Ф50 Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов [Текст]. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2019. Вып. 11. 680 с. Зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС 7747789 от 13.12.2011. Издание составлено из оригинальных статей, кратких сообщений и обзоров теоретического и экспериментального характера, отражающих результаты исследований в области изучения физико-химических процессов с участием кластеров, наноструктур и наноматериалов физики, включая межфазные явления и нанотермодинамику. Сборник предназначен для научных и инженерно-технических работников, преподавателей ВУЗов, студентов и аспирантов. Издание подготовлено на кафедре общей физики Тверского государственного университета. Переводное название: Physical and chemical aspects of the study of clusters, nanostructures and nanomaterials Транслитерация названия: Fiziko-himičeskie aspekty izučeniâ klasterov, nanostruktur i nanomaterialov
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.