非晶纳米团簇凝固及等温晶化过程中的结构与动力学研究

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纳米团簇是由几十个到几千个原子构成的相对稳定的聚集体,金属纳米团簇的晶化动力学行为可以反映其热稳定性和玻璃形成能力，所以掌握纳米团簇的晶化特性对晶化领域的研究十分重要。本文采用分子动力学模拟和镶嵌原子势等方法，模拟了500个Ni原子（简称Ni500）组成的纳米团簇的等温晶化过程。利用ReMSD修正的均方位移、HA键对分析等方法对动力学行为进行深入的研究，发现Ni500纳米团簇的结晶方式在高温和低温是有所区别，高温时结晶是连续的结构转变，而低温时则表现出多步晶化的特征。多步晶化过程中，原子主要通过协同运动进行重排，而其协同运动的具体方式不但有线型运动，而且也有小团体原子的集体平移运动。
　　在对Ni500纳米团簇等温晶化过程的研究基础之上，我们进一步研究了尺寸差对纳米团簇晶化过程的影响，发现尺寸差对纳米团簇的结构演化以及非晶形成能力同样有重要的影响。本文通过分子动力学手段构造出单纯的尺寸差效应，研究了金属纳米团簇Ni和NiNi'（Ni为正常尺寸的镍原子，Ni'为镍原子尺寸增大10％，原子比例为3:1)，通过凝固及等温晶化过程中的结构变化，来探讨原子尺寸差效应对团簇晶化过程的影响。我们发现凝固过程中NiNi'体系比Ni体系更容易形成非晶结构。在等温晶化过程中，无论在高温还是低温，NiNi'体系晶化时间都比体系晶化时间更长，更不容易发生晶化。由于原子尺寸差效应能引起结构变化，导致二十面体结构增多，从而使体系五重对称性升高。这种结构变化不利于原子重排,在等温过程中阻碍结晶。

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作者
徐志欣;
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作者单位

哈尔滨师范大学;

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授予单位哈尔滨师范大学;
学科凝聚态物理
授予学位硕士
导师姓名孙民华;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类凝聚态物理学;
关键词
分子动力学模拟; 非晶纳米团簇; 等温晶化过程; 热稳定性;

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