МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ НАНОКЛАСТЕРОВ МЕДИ В РАМКАХ ПОТЕНЦИАЛА СИЛЬНОЙ СВЯЗИ
Гафнер С.Л., Редель Л.В., Гафнер Ю.Я.

Поступила в редакцию: 7 Октября 2008

PACS: 61.46.Bc, 61.46.Df

DJVU (699.8K)

PDF (6M)

Методом молекулярной динамики исследованы процессы плавления и кристаллизации нанокластеров меди радиусом от 0.69 до 3.05 нм. Проведенное моделирование показало, что плавление начинается с поверхности кластера. Другая особенность такого фазового перехода состоит в том, что он занимает некоторую область температур, где возможно сосуществование жидкой и твердой фаз. Однако для кластеров меди малого размера было замечено совпадение температур плавления и кристаллизации. Кроме этого отмечено, что кластеры такого размера (N<150 атомов) осуществляют перестройку начальной ГЦК-структуры в структуру с пятичастичной симметрией уже при температурах порядка 150-170 К. Было исследовано также поведение некоторых термодинамических характеристик кластеров меди вблизи фазового перехода твердое тело-жидкость. Полученные данные свидетельствуют о ряде закономерностей, которые находятся в согласии с аналитическими расчетами. Так, для наночастиц меди температуры плавления и кристаллизации являются линейными функциями N^-1/3. Однако теплота плавления Δ H_m и энтропия Δ S_m изменяются более сложным образом. Была замечена зависимость процесса формирования структуры кластера от условий охлаждения из жидкой фазы. При медленном охлаждении наблюдалось преимущественное формирование ГЦК-фазы, при быстром охлаждении в большинстве случаев отмечено образование икосаэдрической модификации. Следовательно, проведенное моделирование указывает на возможность некоторого контроля формирования структуры кластеров меди при кристаллизации.