67
На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что
при использовании термостата Нозе (каноническое распределение) для
рассматриваемых размеров кластеров появление плотноупакованной
структуры (ГЦК + ГПУ) наблюдается в одинаковой пропорции для всех
кластеров (в 30% случаев), процент появления декаэдрической (Dh) и
икосаэдрической (Ih) модификации составлял в среднем 45% и 35% соот-
ветственно.
На втором этапе рассматривался процесс кристаллизации из
расплав-
ленного состояния (
Т = 1200 К) кластеров золота к комнатной температу-
ре (
Т = 300 К) с некоторыми фиксированными скоростями. Как и ожида-
лось, при нагреве нанокластеров выше температуры плавления с после-
дующим постепенным их охлаждением, процесс формирования структу-
ры очень сильно зависел от скорости охлаждения. К примеру, при скоро-
сти охлаждения 0,001 пс
-1
для кластеров всех размеров в половине случа-
ев происходило формирование Ih модификации, а процент появления
плотноупакованной структуры увеличивался с размером кластера. При
других скоростях 0,05; 0,025 пс
-1
для малых кластеров (N = 201, N = 369) в
60% случаев формируется икосаэдрическая структура, остальные моди-
фикации, а также аморфная, наблюдались примерно в одинаковом коли-
честве. Для кластеров же большего размера аморфная структура форми-
ровалась уже в 60 % случаев, ГЦК (ГПУ) не наблюдалась, и довольно
редко встречались кластеры с икосаэдрическим и декаэдрическим по-
строением.
Таким образом, можно сделать следующие выводы
: для малых класте-
ров Au (
D < 2,3 нм) процент формирования Ih модификации не зависит от
скорости охлаждения. С увеличением числа атомов
N в наночастице ико-
саэдрическая конфигурация с ростом скорости встречается реже, так как
времени кристаллизации (3 нс) оказывается недостаточно для осуществ-
ления структурных перестроек в кластере. Это может означать, что при
этих скоростях атомы не успевают определенным образом перестроиться
и сформировать упорядоченную структуру. Кроме того, можно отметить,
что формирование кластеров с другими
кристаллическими структурами,
например, ГЦК и ГПУ, также зависит от скорости охлаждения
U. При
большем времени кристаллизации процент появления этих структур уве-
личивался для кластеров всех размеров.
Полученные закономерности могут быть использованы при создании
новых материалов с заданными свойствами, так как позволяют контроли-
ровать формирование кластерной структуры.
Список литературы
1. Cleri F.,Rosato V. Tight-binding potentials for simulation in the canonical ensemble. //
Mol. Phys. – 1984. – 52. – P.255-278.