石墨基底上金屬納米薄膜去濕和脫附的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、目前，固態(tài)基底上薄膜的去濕潤(rùn)行為已經(jīng)得到了廣泛的理論和實(shí)驗(yàn)研究，得到了許多有意義的研究結(jié)果。而不同的薄膜材料，如水分子，高分子聚合物，金屬等，由于不同的原子結(jié)合特征和表面特性，其去濕潤(rùn)行為表現(xiàn)出了明顯的差異。金屬薄膜因其具有高表面能，低粘性系數(shù)，長(zhǎng)程相互作用力等特點(diǎn)使其在固態(tài)基底表面動(dòng)力學(xué)演化的去濕潤(rùn)和脫離行為明顯不同于水分子和高分子有機(jī)聚合物等軟物質(zhì)材料。一般來講，納米薄膜在固態(tài)基底表面的動(dòng)力學(xué)演化過程不僅與環(huán)境的溫度和壓力等因素有關(guān)

2、，而且與納米薄膜的厚度，尺寸，甚至形狀等參數(shù)也有關(guān)。近年來，探討納米薄膜的去濕潤(rùn)行為與這些因素的依賴關(guān)系是納米材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。
　　本文采用分子動(dòng)力學(xué)的方法研究了金屬Pt納米薄膜在固態(tài)石墨基底表面的動(dòng)力學(xué)演化過程。通過構(gòu)建石墨基底上不同層數(shù)的金屬Pt圓盤納米薄膜，探討金屬納米薄膜在固態(tài)基底表面的去濕以及脫附的動(dòng)力學(xué)演化過程對(duì)薄膜初始厚度、溫度以及基底層數(shù)等的依賴關(guān)系。我們的研究結(jié)果表明，在一定的溫度條件下，不同初始厚度的P

3、t納米薄膜存在不同的去濕現(xiàn)象。由于Pt原子層和石墨基底之間有較強(qiáng)的相互作用，層數(shù)較小的納米薄膜在去濕過程中會(huì)形成納米空洞，并且完全脫離基底表面需要較高的溫度；而層數(shù)較大的納米薄膜的去濕過程則從薄膜邊緣開始收縮，直到最終形成納米液滴，以一定的速度脫離基底表面。進(jìn)一步的研究表明，隨著金屬納米薄膜初始層數(shù)的增加，液滴脫離基底表面的速度先增大后減小，這一結(jié)果我們通過去濕過程中金屬的表面能和金屬與基底之間的相互作用能之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系進(jìn)行了理論分析。