原子偏析對Cu-X(X=Pb,W,Co)合金團簇結(jié)構(gòu)和性質(zhì)影響的研究.pdf

1、分類號密級重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目盈堡塹壁g翌二圣堅!魚：迎gQ途全國筮結(jié)構(gòu)和性質(zhì)影響的研究英文題目EfkctofatomicsegregationonthestructureandpropertiesofCu—X(X=Pb，W；Co)alloycluster碩士研究生孫凌濤指導(dǎo)教師學(xué)科專業(yè)石東平教授理論I物理論文提交日期2013410論文答辯日期2013519答辯委員會主席趙鏵教授2013年5月重慶郵電大學(xué)碩士論文摘要摘要不同

2、元素的表面能有或多或少的差異，因此原子偏析行為普遍存在于合金團簇升、降溫過程中。原子偏析對團簇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變以及穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形成有重要影響，如原子偏析可引起團簇熔化過程異常，誘導(dǎo)出具有殼層、雙晶等異常結(jié)構(gòu)的合金團簇。進而改變團簇性質(zhì)，使其具有塊體材料不具備的異常物理、化學(xué)性質(zhì)。在微電子、光電子和納米催化等領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用價值。原子偏析行為受團簇尺寸、原子數(shù)比例、摻入位置等諸多因素影響。本文采用分子動力學(xué)方法結(jié)合鑲嵌原子勢模擬了不同初始構(gòu)型

3、的Cu—x(Pb、W、Co)雙金屬團簇升、降溫過程，采用能量變化、團簇快照、對相關(guān)分布函數(shù)、HA指數(shù)等方法分析原子偏析對團簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)及其演變規(guī)律、誘導(dǎo)團簇熔化異常特性等，揭示偏析對雙金屬團簇?zé)崃W(xué)過程及其微觀結(jié)構(gòu)演化的作用機理，為進一步探索控制原子偏析行為誘導(dǎo)具有異常特性的團簇結(jié)構(gòu)奠定理論基礎(chǔ)。研究得出以下幾點結(jié)論：1在CuPb和CuW團簇升溫過程中發(fā)現(xiàn)：低表面能原子在升溫過程中向外偏析，高表面能原子向內(nèi)偏析。在偏析過程中，團簇初始結(jié)

4、構(gòu)被破壞，偏析結(jié)束后團簇轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌姆€(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時平均原子能量隨溫度升高出現(xiàn)異常變化。2在進一步的分層摻雜偏析原子的研究中發(fā)現(xiàn)原子偏析位置誘導(dǎo)出團簇熔化異常。因此，團簇的異常熔化不僅可以通過雙金屬團簇的分布來調(diào)節(jié)，而且還可以通過團簇的成分來進行調(diào)節(jié)，這為雙金屬納米團簇的制備提供理論基礎(chǔ)。3在(CuCo)309團簇冷卻過程中，我們將Cu原子含量為0100％(增量為10％)的(CuCo)309I圃簇按05K／ps的速度從2000K冷卻至200

5、K。采用結(jié)構(gòu)的快照圖、對分布函數(shù)及HA指數(shù)分析分析了200K時的團簇穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)：Cu的濃度對Cu。Co冷卻后的結(jié)構(gòu)形成有明顯影響，10％20％和50％90％Cu濃度的(CuCo)309團簇形成了二十面體結(jié)構(gòu)，30％Cu濃度的(CuCo)309團簇為hcp結(jié)構(gòu)，40％Cu濃度的(CuCo)309團簇包含hcp和二十面體兩種構(gòu)型；不同比例的Cu原子偏析引起團簇二十面體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變點異常。關(guān)鍵詞：納米團簇，分子動力學(xué)方法，鑲嵌原子勢，原子