Моделирование методом молекулярной динамики процессов структурообразования нанокластеров никеля и меди в рамках потенциала сильной связи

• Автор: Гафнер, Светлана Леонидовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 344 с. : ил.

Содержание:
Введение

Глава 1. Применение нанокластеров, их синтез и структура

1.1. Возможные области применения нанокластеров и

устройств на их основе

1.1.1. Твердотельные нанокластеры и наноструктуры

1.1.2. Магнитные наноматериалы

1.1.3. Нанокомпозитные материалы

1.1.4. Кластерные пучки

1.1.5. Наноструктуры в медицине

1.1.6. Молекулярные кластеры

1.1.7. Фуллерены
1.2. Классификация кластеров и их структура
1.2.1. Классификация кластеров
1.2.2. Возможные структуры кластеров
1.2.2.1. Структуры кластеров с плотной упаковкой
1.2.2.2. Симметричные структуры кластеров с
плотной упаковкой
1.2.2.3. Икосаэдр и декаэдр
1.2.2.4. Магические числа
1.3. Некоторые методики индустриального производства
нанокластеров
1.3.1. Синтез нанокластеров методом конденсации
1.4. Постановка задачи
Глава 2. Методический базис компьютерного эксперимента
2.1. Основные положения метода молекулярной динамики
2.1.1. Общее описание классической системы
2.1.2. Базовые методы описания многочастичной системы
2.1.2.1. Периодические граничные условия
2.1.2.2. Температура
2.1.2.3. Давление
2.1.3. Алгоритм Верлета
2.1.4. Структура атомных кластеров
2.1.5. Моделирование постоянного давления и температуры
2.1.5.1 Постоянное давление: схема Андерсена
2.1.5.2. Постоянная температура: схема Нозе
2.1.6. Структура и динамика реальных материалов
2.2. Некоторые схемы построения межатомных потенциалов
2.2.1. Вводные положения
2.2.2. Общее описание функции потенциальной энергии
2.2.3. Условия эквивалентности функции потенциальной энергии
2.2.4. Потенциал Леннарда — Джонса
2.2.5. Теория эффективной среды (ТЭС)
2.2.6. Метод погруженного атома (Embedded atom Method)
2.2.7. Метод сильной связи TB-SMA
2.2.7.1. Основные положения метода TB-SMA
2.2.1.2. Экспериментальная проверка
потенциалов TB-SMA
Глава 3. Анализ процессов формирования наночастиц Ni из газовой фазы
3.1. Имитация процессов образования
наночастиц Ni из газовой среды
3.1.1. Механизмы роста кластеров
3.1.2. Потенциал взаимодействия
3.1.3. Технические аспекты моделирования
3.1.4. Результаты моделирования
3.1.5. Экспериментальная процедура
3.1.6. Заключение
3.2. Некоторые характеристики синтезированных
наночастиц
3.2.1. Анализ двухпикового распределения по размеру
3.2.2. Распределение моделируемых частиц по структурам
3.2.3. Заключение
3.3. Влияние термического воздействия на организацию синтезированных из газовой фазы нанокластеров никеля
3.4. Выводы к главе
Глава 4. Влияние размерных и кинетических факторов на формирование структуры наночастиц Ni и Си
4.1. Особенности перехода из твердого состояния в жидкое
для нанокластеров Ni
ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ НАНОКЛАСТЕРОВ, ИХ СИНТЕЗ И СТРУКТУРА-
стных атомов к общему числу атомов в частице) стремится к единице. При катализе на наночастицах Рс1 с дисперсностью, близкой к единице, аналогичный эффект в той же реакции наблюдается при 300 К. Очень резкий рост удельной каталитической активности наночастиц М с дисперсностью, близкой к единице, отмечен также в реакции-гидрогенолиза этана С2Нб при температуре 473 К и давлении С2Н6 и Н2, равном 6700 и 26700 Па [15]..
Резкое изменение скорости реакции гидрогенизации-циклопентанаи-метил-' циклопентана, отнесённой к одному поверхностному атому металла-катализатора, наблюдается при использовании наночастиц Р1:, 1г, Рс1, Шц нанесенных на стекло, 8Ю2 или А12Оз, когда доля поверхностных атомов в частице металла-катализатора приближается к единице [79]. '
Новой областью катализа на малых частицах является фотокатализ с использованием полупроводниковых частиц и наноструктурных полупроводниковых плёнок, перспективный, например; для. фотохимической« очистки сточных вод от различных органических загрязнителей путём их фотокаталитического окисления и минерализации: Детальный анализ влияния размеров малых частиц металлов и сплавов, осаждённых на носитель, можно найти в [79], а также в обзорах [14,80,81], посвященных катализу ^использованием металлических сплавов и палладия.
1.1.7. Фулерены
Говоря о нанокластерах нельзя не упомянуть о наноструктурах углерода. Уникальная природа углеродной связи позволяет углероду образовывать такие интересные структуры, как фуллерены и нанотрубки. Фуллереном называется многоатомная молекула углерода Сп, где п >60. Углеродную нанотрубку можно представить себе как лист графита, свернутый в цилиндр (рис. 1.8). Однослойная нанотрубка может иметь диаметр 2 нм и длину 100 микрон, что делает ее квазиодномерной структурой, способной служить нанопроволокой. Необычные свойства углеродных нанотрубок допускают множество возможных применений [82-86]. Наиболее интересным свойством углеродных нанотрубок яв-