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分子动力学模拟Cu(010)基体对负载Co-Cu双金属团簇熔化过程的影响

张英杰 肖绪洋 李永强 颜云辉

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分子动力学模拟Cu(010)基体对负载Co-Cu双金属团簇熔化过程的影响

张英杰, 肖绪洋, 李永强, 颜云辉

Molecular dynamics simulation of the influence of Cu(010) substrate on the melting of supported Co-Cu bimetallic clusters

Zhang Ying-Jie, Xiao Xu-Yang, Li Yong-Qiang, Yan Yun-Hui
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  • 纳米团簇负载到基体上的结构演化和热稳定性是其走向技术应用的关键. 本文用分子动力学结合嵌入原子方法模拟了具有二十面体初始结构的Co281Cu280 混合双金属团簇在Cu(010)基体上的熔化过程, 考察了基体的Cu原子可以自由移动(自由基体)和固定(固定基体)两种条件对负载团簇熔化的影响. 发现基体条件对团簇的熔化有明显的影响. 在自由基体上团簇原子的温度-能量曲线存在明显的团簇熔化时的能量突变点, 熔点为1320 K, 低于固定基体上团簇的熔点1630 K. 在升温过程中团簇的二十面体结构会在基体表面发生外延生长. 外延团簇随着温度增加发生表面预熔, 预熔原子会逐渐向基体表面扩散形成薄层, 直至完全熔化. 自由基体上团簇原子的嵌入行为会使原子的分布状态产生不同于固定基体上的演变.
    Structural evolution and thermal stability of nanoclusters supported on the substrate play a key role in their applications. In this paper, we study the melting of the mixed Co281Cu280 bimetallic cluster with the icosahedral configuration by using molecular dynamics simulation with a general embedded atom method. The influence of the free or fixed Cu(010) substrate on the melting of the supported cluster is explored. It is found that the melting is strongly related to the substrate condition. There is a sharp increase in the temperature-energy curve for the cluster on the free substrate. The melting point (1320 K) is much lower than that (1630 K) of the cluster on the fixed substrate. The icosahedral configuration is converted into epitaxial cluster along the (010) of the substrate. Premelting occurs for the epitaxial cluster with the increase of temperature. The premelted atoms diffuse to the surface of the substrate and form surface layer until the cluster melt. The variation of the atomic spreading for the cluster on the free substrate is different from the case on the fixed substrate due to the atomic embedding into the substrate.
    • 基金项目: 国家自然科学基金面上项目(批准号: 50775029)和 重庆市教委科学技术研究项目(批准号: KJ081208)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50775029), and the Chongqing Committee of Education of China (Grand No. KJ081208).
    [1]

    Ferrando R, Jellinek J, Johnston R L 2008 Chem. Rev. 108 845

    [2]

    Wang G H 2003 Cluster Physics (Shanghai: Shanghai Science & Technology Press) (in Chinese) [王广厚 2003 团簇物理学 (上海:上海科学技术出版社)]

    [3]

    Pauwels B, Van Tedeloo G, Bouwen W, Theil Kuhn L, Lievens P, Lei H, Hou M 2000 Phys. Rev. B 62 10383

    [4]

    Chen F Y, Johnston R 2008 Appl. Phys. Lett. 92 023112

    [5]

    Li G J, Liu T, Wang Q, Lü X, Wang K, He J C 2010 Phys. Lett. A 374 1769

    [6]

    Xiao X Y 2010 Chin. Phys. B 19 113604

    [7]

    Goniakowski J, Mottet C 2010 Phys. Rev. B 81 155443

    [8]

    Ferrando R, Rossi G, Levi A C, Kuntova Z, Nita F, Jelea A, Mottet C, Barcaro G, Fortunelli A, Goniakowski J 2009 J. Chem. Phys. 130 174702

    [9]

    Goniakowski J, Jelea A, Mottet C, Barcaro G, Fortunelli A, Kuntova Z, Nita F, Levi A C, Rossi G, Ferrando R 2009 J. Chem. Phys. 130 174703

    [10]

    Kuo C L, Clancy P 2005 J. Phys. Chem. B 109 13743

    [11]

    Ge R, Clapp P C, Rifkin J A 1999 Surf. Sci. 426 L413

    [12]

    Lee S C, Hwang N M, Yu B D, Kim D Y 2001 J. Cryst. Growth 223 311

    [13]

    Schebarchov D, Hendy S C, Polak W 2009 J. Phys.: Condens. Matter 21 144204

    [14]

    Jimenez-Saez J C, Perez-Martin A M C, Jimenez-Rodriguez J J 2009 Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. B 267 1447

    [15]

    Wang Y X, Pan Z Y, Ho Y K, Huang Z, Du A J, Wei Q, Xu Y 2002 Surf. Coat. Technol. 158-159 258

    [16]

    Li G J, Liu T, Wang Q, Li D G, Lü X, He J C 2008 Phys. Lett. A 372 6764

    [17]

    Li G J, Wang Q, Li D G, Lü X, He J C 2009 Mater. Chem. Phys. 114 746

    [18]

    Wang Q, Li G J, Li D G, Lü X, He J C 2009 Chin. Phys. B 18 1843

    [19]

    Li G J, Wang Q, Wang K, Liu T, Li D G, He J C 2009 Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 17 055005

  • [1]

    Ferrando R, Jellinek J, Johnston R L 2008 Chem. Rev. 108 845

    [2]

    Wang G H 2003 Cluster Physics (Shanghai: Shanghai Science & Technology Press) (in Chinese) [王广厚 2003 团簇物理学 (上海:上海科学技术出版社)]

    [3]

    Pauwels B, Van Tedeloo G, Bouwen W, Theil Kuhn L, Lievens P, Lei H, Hou M 2000 Phys. Rev. B 62 10383

    [4]

    Chen F Y, Johnston R 2008 Appl. Phys. Lett. 92 023112

    [5]

    Li G J, Liu T, Wang Q, Lü X, Wang K, He J C 2010 Phys. Lett. A 374 1769

    [6]

    Xiao X Y 2010 Chin. Phys. B 19 113604

    [7]

    Goniakowski J, Mottet C 2010 Phys. Rev. B 81 155443

    [8]

    Ferrando R, Rossi G, Levi A C, Kuntova Z, Nita F, Jelea A, Mottet C, Barcaro G, Fortunelli A, Goniakowski J 2009 J. Chem. Phys. 130 174702

    [9]

    Goniakowski J, Jelea A, Mottet C, Barcaro G, Fortunelli A, Kuntova Z, Nita F, Levi A C, Rossi G, Ferrando R 2009 J. Chem. Phys. 130 174703

    [10]

    Kuo C L, Clancy P 2005 J. Phys. Chem. B 109 13743

    [11]

    Ge R, Clapp P C, Rifkin J A 1999 Surf. Sci. 426 L413

    [12]

    Lee S C, Hwang N M, Yu B D, Kim D Y 2001 J. Cryst. Growth 223 311

    [13]

    Schebarchov D, Hendy S C, Polak W 2009 J. Phys.: Condens. Matter 21 144204

    [14]

    Jimenez-Saez J C, Perez-Martin A M C, Jimenez-Rodriguez J J 2009 Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. B 267 1447

    [15]

    Wang Y X, Pan Z Y, Ho Y K, Huang Z, Du A J, Wei Q, Xu Y 2002 Surf. Coat. Technol. 158-159 258

    [16]

    Li G J, Liu T, Wang Q, Li D G, Lü X, He J C 2008 Phys. Lett. A 372 6764

    [17]

    Li G J, Wang Q, Li D G, Lü X, He J C 2009 Mater. Chem. Phys. 114 746

    [18]

    Wang Q, Li G J, Li D G, Lü X, He J C 2009 Chin. Phys. B 18 1843

    [19]

    Li G J, Wang Q, Wang K, Liu T, Li D G, He J C 2009 Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 17 055005

  • [1] 蒋元祺. 难熔金属钒熔化行为的局域原子结构模拟与分析. 物理学报, 2020, 69(20): 203601. doi: 10.7498/aps.69.20200185
    [2] 陈永涛, 洪仁楷, 陈浩玉, 任国武. 熔化状态下金属样品表面的微喷射问题. 物理学报, 2016, 65(2): 026201. doi: 10.7498/aps.65.026201
    [3] 张春艳, 刘显明. 氢团簇在飞秒强激光场中的动力学行为. 物理学报, 2015, 64(16): 163601. doi: 10.7498/aps.64.163601
    [4] 周耐根, 胡秋发, 许文祥, 李克, 周浪. 硅熔化特性的分子动力学模拟–-不同势函数的对比研究 . 物理学报, 2013, 62(14): 146401. doi: 10.7498/aps.62.146401
    [5] 李春丽, 段海明, 买力坦, 开来木. Aln(n=13–32)团簇熔化行为的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2013, 62(19): 193104. doi: 10.7498/aps.62.193104
    [6] 徐春龙, 侯兆阳, 刘让苏. Ca70Mg30金属玻璃形成过程热力学、 动力学和结构特性转变机理的模拟研究. 物理学报, 2012, 61(13): 136401. doi: 10.7498/aps.61.136401
    [7] 司丽娜, 郭丹, 雒建斌. 氧化硅团簇切削单晶硅粗糙峰的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2012, 61(16): 168103. doi: 10.7498/aps.61.168103
    [8] 夏冬, 王新强. 超细Pt纳米线结构和熔化行为的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2012, 61(13): 130510. doi: 10.7498/aps.61.130510
    [9] 汪志刚, 黄娆, 文玉华. Au-Pd共晶纳米粒子熔化行为的分子动力学研究. 物理学报, 2012, 61(16): 166102. doi: 10.7498/aps.61.166102
    [10] 汪俊, 张宝玲, 周宇璐, 侯氢. 金属钨中氦行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2011, 60(10): 106601. doi: 10.7498/aps.60.106601
    [11] 李国建, 王强, 曹永泽, 吕逍, 李东刚, 赫冀成. 初始温度和冷却速率对金属团簇凝固行为的影响. 物理学报, 2011, 60(9): 093601. doi: 10.7498/aps.60.093601
    [12] 卢敏, 许卫兵, 刘维清, 侯春菊, 刘志勇. 银纳米杆高温熔化断裂弛豫性能的原子级模拟研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6377-6383. doi: 10.7498/aps.59.6377
    [13] 汪俊, 侯氢. 金属钛中氦团簇生长行为的分子动力学研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6408-6412. doi: 10.7498/aps.58.6408
    [14] 文玉华, 孙世刚, 张杨, 朱梓忠. 铂纳米晶在升温过程中结构演化与熔化特征的原子级模拟研究. 物理学报, 2009, 58(4): 2585-2589. doi: 10.7498/aps.58.2585
    [15] 刘建廷, 段海明. 不同势下铱团簇结构和熔化行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2009, 58(7): 4826-4834. doi: 10.7498/aps.58.4826
    [16] 谢 朝, 侯 氢, 汪 俊, 孙铁英, 龙兴贵, 罗顺忠. 金属钛中氦团簇融合的分子动力学模拟. 物理学报, 2008, 57(8): 5159-5164. doi: 10.7498/aps.57.5159
    [17] 郭庆林, 周玉龙, 张 博, 张秋琳, 张金平, 怀素芳. 减压氩气下基体对激光微等离子体电子温度的影响. 物理学报, 2007, 56(9): 5318-5322. doi: 10.7498/aps.56.5318
    [18] 王 音, 李 鹏, 宁西京. C36团簇自组装的分子动力学研究. 物理学报, 2005, 54(6): 2847-2852. doi: 10.7498/aps.54.2847
    [19] 张 林, 王绍青, 叶恒强. 大角度Cu晶界在升温、急冷条件下晶界结构的分子动力学研究. 物理学报, 2004, 53(8): 2497-2502. doi: 10.7498/aps.53.2497
    [20] 叶子燕, 张庆瑜. 低能Pt原子团簇沉积过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(12): 2798-2803. doi: 10.7498/aps.51.2798
计量
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-05-23
  • 修回日期:  2012-05-10
  • 刊出日期:  2012-05-05

分子动力学模拟Cu(010)基体对负载Co-Cu双金属团簇熔化过程的影响

  • 1. 东北大学理学院, 沈阳 110819;
  • 2. 重庆文理学院电子电气工程学院, 重庆 402160;
  • 3. 东北大学机械工程与自动化学院, 沈阳 110819
    基金项目: 国家自然科学基金面上项目(批准号: 50775029)和 重庆市教委科学技术研究项目(批准号: KJ081208)资助的课题.

摘要: 纳米团簇负载到基体上的结构演化和热稳定性是其走向技术应用的关键. 本文用分子动力学结合嵌入原子方法模拟了具有二十面体初始结构的Co281Cu280 混合双金属团簇在Cu(010)基体上的熔化过程, 考察了基体的Cu原子可以自由移动(自由基体)和固定(固定基体)两种条件对负载团簇熔化的影响. 发现基体条件对团簇的熔化有明显的影响. 在自由基体上团簇原子的温度-能量曲线存在明显的团簇熔化时的能量突变点, 熔点为1320 K, 低于固定基体上团簇的熔点1630 K. 在升温过程中团簇的二十面体结构会在基体表面发生外延生长. 外延团簇随着温度增加发生表面预熔, 预熔原子会逐渐向基体表面扩散形成薄层, 直至完全熔化. 自由基体上团簇原子的嵌入行为会使原子的分布状态产生不同于固定基体上的演变.

English Abstract

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