纳米铂颗粒的控制生长

利用吸氢再还原法,进行逐步还原反应,合成了一系列大小的铂纳米颗粒;透射电镜和X光衍射分析表征的结果表明,铂颗粒是逐步长大的,经过32次生长,铂颗粒的平均粒径从1.8nm增加到14.1nm,平均增加步长约为0.4nm,且粒子均具较好的单分散性.     

碳纳米管表面硅纳米颗粒的结构与热稳定性

利用分子动力学方法研究了碳纳米管表面硅颗粒的结构和热稳定性.发现随着温度的增加,碳纳米管表面硅颗粒结构发生了由笼状结构到帐篷状结构的变化.碳管表面的硅颗粒在熔点附近或更高的温度下,结构变得无序,并沿着碳纳米管轴向方向伸长.此外,通过对比分析碳纳米管表面硅颗粒与自由条件下硅颗粒Lindemann指数的变化,发现碳纳米管表面的硅纳米颗粒熔点要低于自由条件下硅纳米颗粒的熔点.     

铂纳米粒子热稳定性的原子级模拟研究

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了铂纳米粒子在升温过程中的热稳定性和熔化机制,并利用共近邻分析方法分析了它的微结构演化过程。模拟的结果表明：铂纳米粒子的熔点明显低于体材料的熔点;由于表面层原子的结合力较弱,在升温过程中表面会首先出现预熔;纳米粒子的熔化是从表面层开始的,并随着温度的升高,熔化的表面层会逐渐向内部扩展,最终导致纳米粒子整体转变为液态结构;当温度低于表面预熔温度时,纳米粒子保持良好的晶态结构。     

硅纳米颗粒在碳纳米管表面生长的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了硅纳米颗粒在碳纳米管上的生长，并分析了这种复合材料的基本结构.研究表明，由于硅原子和碳纳米管之间的相互作用以及碳纳米管的巨大的表面曲率，硅原子在碳纳米管表面不是形成覆盖碳纳米管的二维薄膜，而是生成具有三维结构的硅纳米颗粒.小纳米颗粒的结构和无基底条件下生成的颗粒结构基本一致.对于大纳米颗粒，不同于无基底条件下形成的球状纳米晶体硅结构，硅纳米颗粒沿管轴方向伸长，其结构为类似于硅晶体的无定形网络结构. 关键词： 纳米颗粒 碳纳米管 硅 分子动力学模拟     

碳纳米管表面金纳米颗粒的形成与结构转变

利用分子动力学模拟研究了室温下金纳米颗粒在碳纳米管表面的结构和作用能.研究结果表明，金纳米颗粒随着尺寸的增大会发生不同于孤立状态下的结构转变.当原子数小于130时，颗粒属于无序结构；当原子数大于140时，呈现面心立方晶体结构.小金纳米颗粒和碳纳米管结合紧密，相互作用能正比于面对碳纳米管的颗粒表面面积.     

纳米金丝的生长序列、奇特结构和性质

文章扼要报道了用遗传算法和分子动力学以及密度泛函理论对纳米金丝的结构和电子性质随直径变化进行系统研究的结果,发现对于较细的纳米金丝、主要呈螺旋和多层壁的圆柱结构,而当纳米金丝的直径大于3mm时,则呈fcc块体类结构,并且晶化过程是从轴心开始的,振动谱和电子性质和也随纳米金丝半径增大而由分子型向块体行为转变。     

碳纳米管表面金纳米颗粒的形成与结构转变

利用分子动力学模拟研究了室温下金纳米颗粒在碳纳米管表面的结构和作用能.研究结果表明,金纳米颗粒随着尺寸的增大会发生不同于孤立状态下的结构转变.当原子数小于130时,颗粒属于无序结构;当原子数大于140时,呈现面心立方晶体结构.小金纳米颗粒和碳纳米管结合紧密,相互作用能正比于面对碳纳米管的颗粒表面面积. 关键词： 金纳米颗粒 碳纳米管 分子动力学模拟     

立方铂纳米粒子的形状变化与熔化特性的分子动力学研究

采用分子动力学方法结合嵌入原子多体势,对立方铂纳米粒子的热稳定性进行了模拟研究.计算结果表明,立方纳米粒子在升温过程中首先转变为由{111}和{100}面所构成的十四面体,然后再转变为球形,最后熔化为液态.通过计算立方铂钠米粒子的统计半径,发现形状转变温度在1250 K左右.尽管形状不同,立方纳米粒子和球形纳米粒子的熔点是相同的. 关键词： 纳米粒子 热稳定性 分子动力学     

纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型

给出应用于纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型,并对模拟方法做了细致的讨论.作为一个应用实例,对薄膜生长做了分类模拟研究.结果显示,改变三维Ehrlich-Schwoebel势垒将导致薄膜生长过程中多层原子岛的结构相变.     

Pt-Au核-壳结构纳米粒子热稳定性的分子动力学研究

采用分子动力学方法结合嵌入原子势, 对Pt-Au核-壳纳米粒子的热稳定性进行了研究. 计算结果表明: Pt-Au纳米粒子的熔点明显高于Au纳米粒子而低于Pt纳米粒子. 通过计算Lindemann指数发现: 壳层中的Au首先熔化, 然后逐渐向内部扩展, 最终导致核中的Pt完全熔化; 熔化所经历的温度区间明显宽于单质纳米粒子, 而且该熔化过程呈现典型的两阶段熔化特征; 在两次熔化之间, 存在着固(核)液(壳)共存的结构. 关键词： 纳米粒子 熔化 分子动力学     

体材料结晶能力的理论预测

引入评价晶体材料缺陷的残缺度及描述晶面表面势场的结晶势两个概念,针对Ni,Cu,Al,Ar单质在不同温度条件下的再结晶过程进行了大量的分子动力学模拟,发现残缺度随结晶势的增大而单调地减小,即结晶势越大则形成单晶体能力越强.由于结晶势能够唯一地确定结晶能力并且其计算简单,因此可从理论上快速方便地预测材料形成单晶体的能力. 关键词： 单晶 结晶 分子动力学 材料设计     

非晶氧化钛薄膜形成过程中钛离子能量对表面结构影响的机理

研究了非晶氧化钛薄膜沉积过程中入射钛离子能量对表面结构形成机理以及薄膜特性的影响.模拟结果表明,通过提高入射钛离子能量,可以有效降低成膜表面粗糙度,从而减小薄膜表面的光学散射损耗.研究发现,当入射离子能量提高后,薄膜生长模式从"岛"状生长过渡到了"层"状生长,且离子入射点附近的平均扩散系数也有显著增加,这有利于形成更加平整的高质量薄膜表面.     

一元溶剂体系HNBP结晶形貌的理论研究

本文计算了苯、甲苯、氯苯、苯甲醚4种溶剂作用下HNBP的晶面层与溶剂层的相互作用能,并对附着能进行了修正,预测了不同溶剂作用下HNBP的晶体形貌.结果表明加入不同的溶剂后,HNBP晶体的重要晶面与溶剂都呈吸引作用.苯溶剂使晶体形貌呈长形柱体状,纵横比为8.54;甲苯溶剂使晶体形貌呈片状,纵横比为7.38;氯苯溶剂使晶体形貌呈现出长方体状,纵横比为4.53;苯甲醚溶剂使晶体形貌呈菱柱状,纵横比为4.15.     

MEAM势与Tersoff势比较研究——碳化硅熔化与凝固行为

运用分子动力学方法对比模拟研究了碳化硅的体熔化、表面熔化和晶体生长过程.分别采用MEAM 势和Tersoff势两种势函数描述碳化硅.结果表明:体熔化时,两种势函数描述的SiC的原子平均能量、 Lindemann指数和结构有序参数与温度的变化关系相似,但MEAM势对应的体熔点(4250 K)比Tersoff势(4750 K) 的要高.表面熔化时,两种势函数描述的SiC在相同的过热度下熔化速度相近;而在相同的温度条件下,MEAM 作用的SiC表面熔化速度更快.这是由于MEAM势SiC的热力学熔点(3338 K)低于Tersoff势SiC的热力学熔点 (3430 K)的缘故.两种势函数作用的SiC在晶体生长方面差异很大.MEAM势SiC的晶体生长速度与过冷度有关, 过冷度约为400 K时晶体生长速度最快.但Tersoff势SiC晶体却在过冷度为0—1000 K的范围内均不能生长. 综合考虑,MEAM势比Tersoff势能更好地描述碳化硅的熔化和凝固行为.     

A simple theoretical model for evaluating the ability to form a single crystal

A simple theoretical model proposed recently to evaluate the ability of bulk materials to form single crystals is further tested via vast molecular dynamics simulations of growth for fcc (Ni,Cu,Al,Ar) and hcp (Mg) crystals,especially applied to the growth of bcc (Fe) crystal,showing that the validity of the model is independent of crystal types and the interaction potentials of the constitute atoms.     

Correlation between growth of high-index faces, relative growth rates and crystallographic structure of crystal

According to contemporary crystal growth theories, crystals are bound by low-index faces which are the most slowly growing. However, high-index faces are observed in crystal habits more and more often. In this paper the growth of high-index faces is analysed from a crystallographic perspective. It is shown that the crystallographic structure of a given crystal, expressed by the trigonometric function of appropriate interfacial angles, influences to great degree the crystallisation process and the morphology of crystals, in particular the behaviour of high-index faces. Additionally, it is concluded that at particular crystallographic structure of a crystal, a given high-index face may exist in the habit and develop its size, although it grows much faster than the neighbouring faces. Received 31 July 2001     

Roles of V/III ratio and mixture degree in GaN growth: CFD and MD simulation study

To understand the mechanism of Gallium nitride (GaN) film growth is of great importance for their potential applica- tions. In this paper, we investigate the growth behavior of the GaN film by combining computational fluid dynamics (CFD) and molecular dynamics (MD) simulations. Both of the simulations show that V/III mixture degree can have important impacts on the deposition behavior, and it is found that the more uniform the mixture is, the better the growth is. Besides, by using MD simulations, we illustrate the whole process of the GaN growth. Furthermore, we also find that the V/III ratio can affect the final roughness of the GaN film. When the V/III ratio is high, the surface of final GaN film is smooth. The present study provides insights into GaN growth from the macroscopic and microscopic views, which may provide some suggestions on better experimental GaN preparation.     

超细Pt纳米线结构和熔化行为的分子动力学模拟研究

基于EAM原子嵌入势, 对临界尺寸下的自由Pt纳米线的奇异结构和熔化行为进行分子动力学模拟. 模拟结果显示, 超细Pt纳米线的熔点随径向尺寸和结构的不同而发生明显改变; 引入林德曼因子, 令其临界值为0.03, 以此得到对应熔点值大小与通过势能-温度变化曲线找出的一致, 又比较了纳米线各层粒子平均林德曼指数的大小, 对各层纳米结构的热稳定性进行定量标度; 综合分析发现螺旋结构纳米线的熔化从内核开始, 而多边形结构的纳米线的熔化从外壳层开始.     

高温下HBT晶体热分解过程的理论模拟

基于自洽电荷密度泛函紧束缚(SCC-DFTB)方法研究了富氮含能材料5, 5’-双四唑肼(C₂H₄N₁₀, HBT)晶体在高温下的热分解反应过程.结果表明,结构优化参数与实验误差在5%以内.在2000 K, 2500 K,和3000 K不同温度下,HBT晶体热分解路径和产物表现出相似性.通过过渡态理论和分子动力学两种方法,研究了分解反应C₂H₄N₁₀→C₂H₃N₇+HN₃,发现HBT晶体分解产物中存在叠氮酸(HN₃)分子,化学反应势垒高度为222.85 kJ·mol^-1.研究结果为进一步理解高温下HBT晶体热分解特征提供理论参考.