铜、银和铂原子纳米团簇负热容现象的分子动力学模拟研究

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1、第22卷第3期原　子　与　分　子　物　理　学　报Vol122　№132005年7月JOURNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICSJul12005文章编号:100020364(2005)0320434205铜、银和铂原子纳米团簇负热容现象的X分子动力学模拟研究XX何焕典,王新强,毋志民,罗　强,肖绪洋,甘　飞(重庆大学数理学院物理系,重庆400044)摘　要:本文采用微正则分子动力学方法模拟研究了铂、铜和银原子纳米团族从固态到液态的熔化过程,得到热容量随温度变化关系,结果表明这三种金属纳米团簇在熔化过程中均出现了负热容现象,并通过对团簇热能随温度

2、的变化关系以及团簇原子数径向分布的分析,探讨了产生负热容现象的微观机制。关键词:铂、铜和银原子纳米团簇;负热容;分子动力学模拟中图分类号:O482文献标识码:AMoleculardynamicssimulationsonthenegativeheatcapacitiesofCu,AgandPtnanoclustersHEHuan2dian,WANGXin2qing,WUZhi2min,LUOQiang,XIAOXu2yang,GANFei(CollegeofScience,ChongqingUniversity,Chongqing400044,P1R1China)A

3、bstract:ThemeltingprocessesofCun,AgnandPtnnanoclustershavebeeninvestigatedbymeansofmicrocanonicalmoleculardynamicssimulationtechnique1Thecurvesofthepotentialenergiesandtheheatcapacitieschangingwithtemperatureareobtained1Itisfoundthatallofthesenanoclustershavenegativeheatcapacityaroundm

4、eltingtemperatures1Keywords:Cu,AgandPtnanoclusters;negativeheatcapacity;Moleculardynamicssimulation1　引言才由MartinSchmidt等人在实验室第一次观察到[4]负热容现象。实验的成功既肯定了前面的研究日常生活告诉我们,当一个系统的能量增加结果又进一步引起了人们对负热容现象的研究兴时,它的温度就会增大。然而鲜为人知的是,有的趣。最近J1A1Reyes2nava等人对原子数为13、30、系统恰好相反,当它的能量增加时,其温度反而降55、135、142和147的钠原子

5、团簇进行模拟研究,低。前者表现为正热容现象,后者则表现为负热容结果表明前三种较小团簇没有出现负热容,而后三现象。比如科学家在对原子团簇的熔化过程以及种较大团簇在熔点附近则表现出负热容特性[5]。[1～3]核子组成的碎片的理论研究中就发现有负热我们在对金原子纳米团簇熔化过程的分子动力学容现象。但由于实验条件的限制,纳米团簇具有负[6]模拟研究中,也发现了负热容现象。热容的特性一直没有得到实验验证,直到2001年本文用微正则分子动力学方法对不同尺寸的X收稿日期:2004210215作者简介:何焕典(1975-),男,广西邕宁人,重庆大学数理学院硕士研究生,研究方向是凝聚

6、态理论和纳米材料的计算机模拟。XX通讯联系人:何焕典,E2mail:hhdian@1261com©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net　第22卷第3期何焕典等:铜、银和铂原子纳米团簇负热容现象的分子动力学模拟研究435n铂、铜和银原子纳米团簇进行模拟研究,从团簇势EcNi

7、,Ec为晶体结合能,Ω为铜和银原子纳米团簇作为研究对象,一方面,它们原子体积,β和γ无量纲参数,求和至第n原子层,本身是具有重要应用前景的纳米材料;另一方面,Ni为第i层原子数目,ki为第i原子层半径与最近也是为了在我们对金原子纳米团簇的负热容现象邻原子间距之比。具体参数值取自参考文献[8]。尽研究的基础上,进一步探索负热容现象在其它金属管相互作用势是以晶体为基础确定出来的,对于团团簇中是否普遍存在,以期总结出一些有价值的规簇的情况在定量上可能会有一定的偏差,但对团簇律。的基本性质,比如负热容的出现等现象的定性结果,应该是可靠的。2　模拟方法与势函数3　模拟过程