中介尺度Au纳米团簇熔化的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术，研究了原子个数为16～8628的 Au纳米团簇的熔化过程.采用 Johnson的EAM (embedded atom method) 模型,模拟结果表明，金属纳米团簇存在一中介尺度区域.对Au纳米团簇而言，当原子个数N >456时，团簇的热力学性质与团簇尺寸呈线性关系，熔化首先从表面开始，逐步向中心区域推进，且满足Tmb－Tmc(N)＝aN(－1/3)的关系.另外，计算了中介区域的团簇的尺寸、熔化温度、表面能、熵、焓等热力学量以及均方根位移（RMSD）等动力学量，为研究纳米团簇提供定量数据.     

原子尺寸差异与非晶形成能力

采用分子动力学模拟技术，研究了纯Au及AuCu合金的熔化、非晶化和晶化过程.模拟结果表明,在冷却速率为5×1011 K•s－1至4×1012 K•s－1的范围内，液态Au总是形成晶体，且冷速越快，结晶温度越低；而AuCu合金则形成非晶，且冷速越快，非晶转变温度越高.验证了原子尺寸的不匹配有利于非晶形成这一规律.     

应变率诱发镍纳米丝的非晶化

采用镶嵌原子法(EAM)作用势对镍纳米丝的拉伸过程进行了分子动力学模拟. 体系施加应变率范围在5×10^7 - 1×10^10 s^-1, 观察体系的应力-应变曲线、平均原子能量、原子轨迹, 偶相关函数随应变率的变化. 发现当应变率低于1×10^8 s^-1时, 体系发生塑性变形, 最终颈缩断裂, 偶相关函数表明体系一直保持晶体结构; 而当应变率高于1×10^9 s^-1时, 体系发生了由晶体向非晶的持续转变, 偶相关函数出现了典型的非晶峰, 高应变率诱发了Ni纳米丝的非晶化.     

中介尺度Au纳米团簇凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术,研究了原子个数N=1088的Au纳米团簇的凝固过程的微观结构、热力学和动力学参数的变化.模型采用的是Johnson的EAM作用势.模拟结果表明:液态团簇在两种不同的冷速下冷却得到两种不同的固态组织:晶体团簇和非晶团簇.当冷速为1.5625×1013K/s时,能量随温度的变化呈线性关系,且偶分布函数的第二峰发生劈裂,体系形成非晶态;当冷速为1.5625×1012K/s时,能量-温度曲线上出现拐点,且偶分布函数显示明显的晶体峰特征,说明体系形成了晶体.另外,计算了不同冷速下原子的平均平方位移随温度的变化,发现原子位置的重排对冷却速度非常敏感.当冷速较快时,原子只在很小的范围内运动;而结晶过程是原子不断扩散重新排列的过程.