模拟研究不同原子数的铱团簇熔化行为

2016-07-10
研发部

                                                             几种铱团簇的基态几何结构

  团簇,作为几个到几千个原子的聚集体,以其独特的物理化学性质而受到人们的广泛关注。由于金属团簇的熔化特性对微电子器件和催化剂的性能有重要影响,所以近几十年来人们对金属团簇的熔化问题进行了大量的实验和理论研究。在理论研究方面,分子动力学模拟方法已成为深入了解团簇动力学性质的有力工具。在分子动力学模拟中,原子间相互作用势函数的选取尤为重要。人们发展了不同的相互作用势,如两体势Lennard-Jones势、Morse势及多体势Gupta势、Sutton-Chen势、EAM势等,这些势都可以很好地描述各自适合的团簇体系的热力学性质。近来,Doye发现,用不同势描述某些团簇时会得到完全不同的基态几何结构,而Liu等人采用三种不同的势描述钽团簇的动力学特性时发现只有其中一种势比较适合描述钽团簇的熔化行为。

        过渡金属铱对催化剂的性能有重要影响,受到研究者的广泛关注。目前对Ir团簇熔化行为的研究比较少,而对Ir团簇采用分子动力学方法结合多种势的系统研究尚未见报道。

        新疆大学物理科学与技术学院段海明等人采用分子动力学方法及淬火技术,结合Gupta势和Sutton-Chen势,模拟研究了包含13,14,55,56,147及148个原子数的铱团簇的熔化行为。结果表明,Gupta势和Sutton-Chen势对所研究的Ir团簇的基态几何结构和熔化行为给出了基本一致的描述:两种不同势给出了完全相同的基态几何结构;两种势给出的Ir团簇熔点及预熔化区间随团簇尺寸的变化关系基本一致;对于小Ir团簇(n=13,14)两类势均表现出比热峰值相对于均方根键长涨落饱和值滞后的现象。但是,包含相同原子数的Ir团簇在Gupta势下的熔点均高于在Sutton-Chen势下的熔点,出现该区别的主要原因是Gupta势所给出的包含相同原子数的Ir团簇基态与第一激发态的能量差均高于在Sutton-Chen势下的相应值。

来源:研发部