Анализ процессов формирования структурных модификаций нанокластеров никеля

• Автор: Редель, Лариса Витальевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание:

Глава 1. Методика проведения исследования

1.1. Основы метода молекулярной динамики

1.1.1. Молекулярная динамика микроканонического

ансамбля

1.1.2. Молекулярная динамика канонического ансамбля

1.1.3. Модификации МД метода

1.2. Межатомные потенциалы при молекулярнодинамическом моделировании

1.2.1. Теория эффективной среды

1.2.2. Метод погруженного атома

1.2.3. Сильная связь и другие методы

1.2.4. Потенциал Леннарда - Джонса
1.3. Классификация кластеров и способы
их производства
1.3.1. Классификация кластеров
1.3.2. Методика производства кластеров
1.4. Постановка задачи
Глава 2. Некоторые особенности формирования структуры нанокластеров №
2.1. Структурные модификации нанокластеров
2.1.1. Структуры кластеров с плотной упаковкой
2.1.2. Симметричные структуры кластеров
с плотной упаковкой
2.1.3. Икосаэдр и декаэдр
. 2.1.4. Магические числа
2.2. Описание используемой программы
2.3. Моделирование нанокластера никеля в рамках канонического ансамбля
2.3.1. Термостат Нозе - Гувера
2.3.2. Моделирование методом Нозе нанокластера никеля
2.4. МД моделирование нанокластера никеля в рамках микроканонического ансамбля
2.4.1. Метод Андерсона
2.4.2. Сравнение результатов моделирования процесса охлаждения кластеров никеля в рамках канонического
и микроканонического распределений
2.5. Выводы к главе
Глава 3. Влияние отдельных факторов на формирование структуры наночастиц N1
3.1. Особенности твердо - жидкостного состояния в нанокластерах никеля
3.1.1. Фазовый переход твердое тело - жидкость
3.1.2. Теплоемкость
3.2. Влияние размера на термодинамические характеристики моделируемой системы
3.2.1. Доля поверхностных атомов
3.2.2. Температура плавления наночастиц
3.2.3. Теплота плавления и изменение энтропии кластеров
3.3. Роль термических процессов в формировании структуры нанокластеров №
3.3.1. Время релаксации как один из факторов влияющих на стабильность кластерной структуры
3.3.2. Влияние размера на структурные свойства нанокластера никеля
3.3.3. Влияние скорости охлаждения на формирование конечной структуры кластера
3.3.4. Магические числа
3.4. Выводы к главе
Заключение
Библиография
Список публикаций по теме
ГЛАВА !. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальные методы наблюдения структуры металлических кластеров существуют уже длительное время, однако обладают многими недостатками связанными, например, с недостаточным разрешением микроскопов, с возможностью перестройки кластерной структуры под действием потока энергетических частиц и т.д. Таким образом, именно компьютерное моделирование остается незаменимым инструментом для изучения внутренней структуры наночастиц. Еще одно преимущество компьютерного эксперимента заключается в том, что для фундаментального понимания структуры нанокластера металла необходимо изучать не нарушенные, чистые частицы, а процесс создания свободного кластера экспериментальным способом дорогостоящий и трудоемкий.
В настоящее время моделирование методом МД, который был впервые введен Алдером (Alder) и Вайнрайтом (Wainwright) [154], хорошо адаптировано к исследованию внутренних структур наночастиц. Подход МД дает возможность весьма точно определить не только структуру кластера, но и отследить влияние внешних условий (например, скорости охлаждения) на конфигурационную упорядоченность моделируемой системы. В связи с этим появилась возможность некоторого контроля формирования структуры кластера, что позволяет получать новые материалы с заданными свойствами.
На основе вышесказанного были поставлены следующие задачи:
1. Провести компьютерный анализ методом молекулярной динамики процессов плавления и кристаллизации систем из атомов никеля, взаимодействующих посредством tight-binding потенциалов.
2. Изучить поведение термодинамических характеристик и структурных свойств моделируемых систем вблизи фазового перехода твердое тело - жидкость.
3. Проанализировать зависимость между различными физическими параметрами и процессами образования внутренней структуры нанокластера никеля.
4. Исследовать влияние критических размеров (магических чисел) на формирование структурных конфигураций в кластерах никеля.