ConCu(38-n)(n=0～38)团簇基态结构和熔化行为

基于半经验的Gupta多体势采用遗传算法和分子动力学方法并结合模淬火技术,系统研究了ConCu(38-n)(n=0～38)团簇的基态结构与熔化行为．结果表明：除Co7Cu31团簇基态为类Ih结构外,其它ConCu(38-n)混合团簇的基态结构均是在单质Cu38（Co38）的Oh基态结构基础上的畸变;对于混合团簇的基态结构,随Co原子增加均表现出Co原子先占中心后占表面的特征;通过分析基态团簇二阶差分能和混合能表明Co7Cu31和Co14Cu24为幻数结构团簇;ConCu(38-n)混合团簇在熔化过程中均表现出热容曲线无明显宽峰的异常熔化行为;通过对团簇原子等价指数和淬火结构势能分布图对团簇异常熔化行为进行了分析表征,指出在团簇熔化过程中两种动力学稳定结构（类Oh结构与类Ih结构）之间的相互竞争对团簇熔化行为的重要影响．     

38原子Ni、Pd、Pt团簇异常熔化行为的分子动力学模拟

采用半经验的Gupta 多体势结合分子动力学方法,系统的研究了Ni38、Pd38、Pt38团簇的熔化特性,我们发现这3种团簇的熔化行为均有别于热熔曲线呈现一宽峰的满壳层结构的团簇的熔化行为,其热熔曲线均无明显宽峰,通过对团簇原子等价指数的分析表明出现这种异常熔化行为的主要原因是因为在团簇预熔化过程中出现了两种动力学结构（Oh与类Ih结构）之间的竞争.     

大尺寸贵金属纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法和原子嵌入势模拟了大尺寸金(n=1136～1556)、银(n=1088～1724)、铜(n=1000～1600)、铂(n=1004～1800)原子纳米团簇的熔化过程,得出了相应纳米团簇的势能随温度的变化曲线以及热容量随温度的变化曲线,研究了各种原子纳米团簇熔点与其团簇尺寸的关系.模拟结果表明团簇的熔点随团簇尺寸增大而升高,并逐渐向大块晶体靠拢.所有纳米团簇在熔化过程中在熔点附近都出现负热容现象,通过对团簇熔化前后结构的比较,分析了导致这种现象的原因.     

过渡金属Co、Rh、Ir团簇结构演化行为

采用Gupta原子间相互作用势结合最速下降法,对四种典型几何结构:Ih、Dh、Fcc-oct及Hcp,研究了尺寸介于13到60000个原子之间的同族元素Co、Rh与Ir团簇的结构演化特性.结果表明:对于小团簇,Ih结构占优势,其次是Dh结构.在团簇尺寸很大时,Fcc-oct结构和Hcp结构占优势,二者相互竞争.在向晶体结构演化的过程中,尺寸在1800个原子时Rh团簇已呈现晶体结构,而Co和Ir团簇在包含直到60000个原子时仍未达到其晶体结构.     

支撑Co团簇熔化行为的分子动力学模拟

运用分子动力学结合退火方法,模拟研究了所含原子数介于400～20000之间的自由及支撑Co团簇的熔化行为.模拟中团簇Co原子间相互作用采用半经验的Gupta多体相互作用势.讨论了不同衬底势(Lennard-Jones势与Morse势)对支撑团簇熔化行为的影响.结果表明:对于给定原子数目的支撑Co团簇,在衬底势强度相同时,两种衬底势下对支撑团簇熔点及预熔化区间给出了一致的描述;随衬底势强度增加,支撑团簇熔点升高,且两种衬底势所描述的支撑Co团簇也类同于自由Co团簇都表现出较好的熔点与尺寸依赖的线性关系.     

Ag-Cu双金属团簇中Ag原子偏析行为的 分子动力学研究

采用了恒温分子动力学方法系统模拟研究了不同尺寸不同组分的Ag-Cu双金属团簇的退火过程。分析低温退火结构可得团簇中Ag原子的偏析行为：在Ag原子所占比率较少时,Ag原子全部占据在团簇表面;随着Ag原子数的增多,直到Ag和Cu的比率接近时,绝大多数Ag原子仍占据在团簇表面;这与实验观测Ag-Cu混合团簇中Ag原子的偏析行为完全一致。通过细致研究Ag-Cu双金属团簇中Ag原子的偏析行为与团簇尺寸、组分和温度的关系发现：当Ag原子所占比重明显少于Cu原子时,在各不同尺寸下,Ag原子偏析温度点均高于熔点,即在熔点以上一定温度范围内仍会出现Ag原子的偏析现象;当Ag原子所占比重明显多于Cu原子时,在各不同尺寸下,体系偏析温度点均低于团簇熔点;对于较大尺寸团簇,在Ag原子所占比重接近于Cu原子时,体系偏析温度点与团簇熔点相同。     

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

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.     

Ag-Cu双金属团簇中Ag原子偏析行为的分子动力学研究

采用恒温分子动力学方法系统模拟研究了不同尺寸不同组分的Ag-Cu双金属团簇的退火过程.分析低温退火结构可得团簇中Ag原子的偏析行为:在Ag原子所占比率较少时,Ag原子全部占据在团簇表面;随着Ag原子数的增多,直到Ag和Cu的比率接近时,绝大多数Ag原子仍占据在团簇表面;这与实验观测Ag-Cu混合团簇中Ag原子的偏析行为完全一致.通过细致研究Ag-Cu双金属团簇中Ag原子的偏析行为与团簇尺寸、组分和温度的关系发现:当Ag原子所占比重明显少于Cu原子时,在各不同尺寸下,Ag原子偏析温度点均高于熔点,即在熔点以上一定温度范围内仍会出现Ag原子的偏析现象;当Ag原子所占比重明显多于Cu原子时,在各不同尺寸下,体系偏析温度点均低于团簇熔点;对于较大尺寸团簇,在Ag原子所占比重接近于Cu原子时,体系偏析温度点与团簇熔点相同.     

38原子Ni、Pd、Pt团簇异常熔化行为的分子动力学模拟

采用半经验的Gupta多体势结合分子动力学方法,系统的研究了Ni₃8、Pd₃₈、Pt₃₈团簇的熔化特性,我们发现这3种团簇的熔化行为均有别于热熔曲线呈现一宽峰的满壳层结构的团簇的熔化行为,其热熔曲线均无明显宽峰,通过对团簇原子等价指数的分析表明出现这种异常熔化行为的主要原因是因为在团簇预熔化过程中出现了两种动力学结构（Oh与类Ih结构）之间的竞争.     

混合团簇Cu_(11)Fe_2的的密度泛函研究

以Cu13非紧致低对称性基态结构及四种13原子高对称性(Ih、Oh、D5h、D3h)密堆积结构为初始构型,通过不等价位原子替换,利用密度泛函理论系统研究了Cu11Fe2混合团簇的稳定性及磁性.结果表明:对四种高对称性结构相应中心位替代构型稳定性均高于双表面位替代构型;Cu11Fe2团簇的基态结构为含一个中心位替代和一个表面位替代的Ih替换结构,这与Cu13的基态结构完全不同;Cu11Fe2无明显近基态同分异构现象;相较Cu13团簇、Cu11Fe2团簇的稳定性及磁性均得到增强.