Cu(010)表面负载Cu,55团簇和Cu纳米线结构变化的分子动力学研究

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1、东北大学硕士学位论文摘要Cu(OlO)表面负载Cu55团簇和Cu纳米线结构变化的分子动力学研究摘要由于具有独特的力学、电学、光学和磁学特性，纳米尺度材料如Cu纳米团簇和Cu纳米线引起了广泛的关注。现在，关于Cu纳米团簇和Cu纳米线的研究已经成为纳米材料科学领域的热点。本文主要分为三部分。第一部分介绍了纳米团簇和纳米线的研究背景及其应用，指出了本研究的选题根据和仓吐新之处；第二部分介绍了本研究工作所涉及的研究方法；第三部分讨论了所研究团簇和纳米线热稳定性，并对研究工作进行了总结。在第三部分中，第三章采用基于原子嵌入方法的分子动力学模拟了在两个不同降温过程中放置于同质(010

2、)衬底表面上熔融Cu55团簇在凝固过程中微观结构的变化。模拟结果表明：降温速率对团簇结构的变化有着显著的影响。较快的降温速率有助于得到能量更低的团簇原子排列结构。在较慢的降温速率下，高温时渗入到衬底内的团簇原子有更大可能向衬底表面扩散，形成面心立方结构。第四章研究了具有不同分子动力学元胞尺寸和几何尺寸Cu纳米线的熔化行为。模拟结果表明：在熔化过程中Cu纳米线具有明显的尺寸效应。第五章研究了不同几何尺寸，且纳米线轴向沿[010]和【11l】晶向的熔融Cu纳米线凝固行为。模拟结果表明：降温速率在从液态开始的凝固过程中起到了重要的作用，Cu纳米线的初始结构和几何尺寸对最终结构产

3、生重要的影响。关键词：纳米团簇；纳米线；凝固；分子动力学II东北大学硕士学位论文AbstractMolecularDynamicsStudyOilStructureTransitionofCu55ClusterSupportedonCu(010)SurfaceandCUNanowiresAbstractDuetoexhibitinguniquemechanical，electronic，opticalandmagneticproperties，materialsbasedonnanometer-sizedstructureshaveattractedagreatdealo

4、finterests．Especially,CunanoclusterandCunanowireswithns／lo—scalesareidealsystemsinnovelelectronicnano-devicesandnano·catalysis．NowadaystheresearchofCunanoclusterandCunanowireshasalreadybecomeoneofthecentralsubjectsinthenanomaterialscience．Thisdissertationconsistsofthreeparts．Thefirstpartp

5、resentstheresearchbackgroundandapplicationsofnanoclusterandnanowires．Moreover，thebasictheoryandresearchapproachesinvolvedintheresearchworkareintroduced．Finally,thethermodynamicsbehaviorsarediscussed，andtheresearchworkissummaried．Inthethirdchapter,structurechangesofamoltenCu55clusteronaCu(

6、010)subs仃ateduringfreezingintwodifferentcoolingratesareinvestigatedbymoleculardynamicssimulationsduetoembeddedatommethod(EAM)．Simulationresultsshowthatcoolingrateshaveremarkbleeffectonthestructuralchanges．Atafastcoolingrate，theclusterstructurewithlowenergyisformed．Atalowcoolingrate，somecl

7、usteratomsinthesubstrateathightemperaturemovetothesubstratesurface，andtheseclusteratomsonsubstratesurfacehaveface。centered-cubic(fcc)configuration．Intheforthchapter,meltingbehaviorsofCunanowiresindifferentsurper-cells谢thdifferentsizesarestudied．Theresultsindicatetha