熔融Cu55团簇在冷却过程中结构变化的分子动力学模拟

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1、第44卷第10期仓扁孝玫Vo1．44No．102008年1O月第11611166页ACTAMETALLURGICASINICAOct．2008PP．1161—1166熔融Cu55团簇在冷却过程中结构变化的分子动力学模拟张林)徐送宁1．2)张彩碚)祁阳1)东北大学理学院材料物理与化学研究昕，沈阳1100042)沈阳理工大学理学院，沈阳110168摘要应用分子动力学研究了一个熔融Cu55团簇冷却过程中变为二十面体的结构变化．根据原子密度分布函数和对分布函数随温度变化的分析表明，在降温过程中由于原子之间连续地交换位置，团簇结构发生了l一个阶段的变化：首先形成j壳层结构，继之初步形成四

2、壳层结构，并在团簇内部开始形成由13个原于组成的二十面体结构，最终形成原子分布于4个壳层内具有二十面体结构的C1155团簇．模拟中由原子密度分布函数确定了不同壳层的原子位置．关键词Cus5团簇，分子动力学，计算机模拟，表面中图法分类号TB115文献标识码A文章编号0412—1961(2008)10-1161-06MoDELINGSTRUCTURALCHANGESoNC00LINGAM0LTENCU55CLUSTERBYM0LECULARDYNAMICSZHANGLin．XUSongning，．zHANGCaibei¨．QXYQln01)1)SchoolofSciences，No

3、rtheasternUniversity，Shenyang1100042)CollegeofScience，ShenyangLigongUniversity，Shenyang110168Correspondent：ⅣGLin．associateprofessor,Teh(024)83678479．E—mail：zhanglin@imp．礼e．edu．c几SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．50572013JandNationalBasicResearchProgramofChina(No．G2006CB60

4、5103JManuscriptreceived20080123，inrevisedforill200805-23ABSTRACTThestructuralchangeofamoltenCu55clusterduringcoolingwasinvestigatedbymoleculardynamicsmodels．0nthebasisofanalysesofatomicdensityfunctionsandpair—distributionfunctions．itiSshownthatthestructuralchangeinvolvesthreestagesowingtocon

5、tinuouslyinterchang-ingpositionsamongatoms．Inthefirststage，athreeshellstructureisformedinthiscluster．Then．atomsinthisclusterdistributeinfourshel1．andmeanwhile13atomsintheinnerDartofthisclusterformanicosahedron．Finally，theicosahedralstructurewith55atomsisconstructed．Inthismode1．theshellsarede

6、terminedbyatomicdensityfunctions．KEYW0RDSCu55cluster，moleculardynamics，computersimulationsurface作为块体材料与单个原子、分子中间过渡态的纳米团百上千个原子的较大尺寸团簇相比，其结构变化对温度更簇，由于具有较高的表面积与体积之比，所以具有不同于为敏感，特别是对于小尺寸团簇，每增加或减少一个原子块体材料的特殊性质．近些年来，在纳米团簇的研究中，贵都会影响团簇在升温过程中的结构变化．但对于高温时处金属团簇以其在工业催化剂和微小电子器件上所具有的于无序状态的金属团簇冷却到低温时所发生的结构转

7、变，潜在应用价值，尤其受到研究者们的关注[1-4』．在金属相关的实验和理论研究则少得多．了解这些液相或气相团簇结构随温度变化的研究中，较多的研究都关注于团簇金属团簇随温度降低所发生的结构变化，对于控制低维材在升温时的结构变化上．这些研究表明_5-11，团簇的尺料的生长具有重要意义[13j．在实验室制备的纳米团簇寸和几何形状极大地影响着升温时团簇所发生的固液中，具有五重对称性的二十面体结构是小尺寸团簇常见的结构的转变过程．包含几十个原子的小尺寸团簇与包含成结构，但是仅通过实验很难直接观察到具有