非晶金团簇单个原子运动特性的简要分析 (2009年)

通过计算团簇内原子时间平均势能的特性以及对团簇瞬时结构的分析,发现团簇的融化过程较对称团簇而言具有一些新的特征,团簇的融化过程可以分为多个过程。第1阶段的融化涉及团簇表面多个原子(14个原子),其余4个原子则处于准固态;第2阶段涉及表面全部原子,但此时有2个位置上原子逗留时间较长;第3阶段表面的原子全部开始了快速的换位;最后一个阶段中,产生了包括团簇内部原子在内的结构异构化过程。 ### 非晶金团簇单个原子运动特性的简要分析 #### 一、研究背景与意义 原子团簇的研究一直是凝聚态物理领域的重要课题之一。随着纳米技术的发展，对于团簇特别是非晶态团簇的研究变得越来越重要。本文通过对非晶金团簇（Au19）单个原子运动特性的分析，揭示了团簇融化过程中的一些新特征。这些特征对于理解非晶态材料的热力学性质以及其潜在的应用有着重要的理论价值。 #### 二、研究方法 本研究采用分子动力学模拟方法，基于Gupta势能函数来描述金原子间的相互作用。通过计算团簇内原子的时间平均势能以及对团簇瞬时结构的分析，探究了非晶金团簇的融化过程。 #### 三、主要发现 1. **融化过程的分阶段特征**： - **第一阶段**：涉及团簇表面的多个原子（共14个原子），而其余4个原子仍然保持准固态的状态。这一阶段表明团簇表面的原子开始展现出流动性。 - **第二阶段**：表面的所有原子都参与了融化过程，但是有两个特定的位置上的原子逗留时间相对较长。这可能是因为这两个位置的原子受到了某种形式的束缚或者局部环境的影响。 - **第三阶段**：表面的所有原子都开始了快速的换位，这意味着团簇表面的原子流动性大大增加。 - **第四阶段**：不仅表面的原子，团簇内部的原子也开始出现结构异构化现象。这一阶段标志着团簇整体结构的显著变化。 2. **相对均方根键长涨落**：通过对团簇中原子间距离变化的统计分析，可以进一步了解团簇内部原子间的相互作用和结构稳定性。 3. **结构异构化过程**：在最后阶段中，团簇内部原子也开始出现结构异构化现象。这表明团簇内部原子的流动性也得到了显著提高。 #### 四、结论与展望 通过对非晶金团簇（Au19）的分子动力学模拟，我们发现其融化过程具有明显的分阶段特征。这些发现不仅丰富了我们对于非晶团簇的理解，也为后续研究提供了有价值的参考。未来的研究可以进一步探索不同大小和形状的非晶团簇的融化过程，以及这些过程在实际应用中的可能性，比如在催化、光电材料等领域中的应用潜力。 本研究通过详细的分子动力学模拟，揭示了非晶金团簇融化过程中的一些新特征。这些发现对于深入理解非晶态材料的行为以及开发新型纳米材料具有重要意义。