Определение размерной границы устойчивости ГЦК фазы наночастиц серебра

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Основной задачей проведенного исследования являлось нахождение размерной границы, при которой нанокластеры серебра, обладающие различной начальной морфологией, самопроизвольно изменяют свое строение на ГЦК структуру, характерную для объемного материала. Для этого в работе были изучены данные высокоразрешающей электронной микроскопии исходных и отожженных наночастиц серебра, сформированных на углеродной подложке вакуумно-термическим испарением. Установлено, что в результате отжига число малых наночастиц ( D <3,5 нм) уменьшается приблизительно в 2 раза, а доля наночастиц с икосаэдрической и декаэдрической огранками растет примерно в 1,5 раза. Для оценки полученных результатов методом молекулярной динамики на основе модифицированного потенциала сильной связи было произведено дополнительное исследование границ устойчивости структурных модификаций нанокластеров серебра аналогичных диаметров ( D= 2-10 нм) с целью определения размерной границы возможного термически индуцированного структурного перехода от исходной аморфной морфологии к ГЦК фазе. Полученные данные сравнивались с результатами для наночастиц Ag с начальным ГЦК строением. Было показано, что размерной границе, при которой нанокластеры изменяли начальное аморфное строение на ГЦК структуру, соответствует диаметр частиц 8-10 нм.

Об авторах

Юрий Яковлевич Гафнер

Хакасский государственный университет имени Н.Ф. Катанова

Email: ygafner@khsu.ru
д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой математики, физики и информационных технологий

Дарья Антоновна Рыжкова

Хакасский государственный университет имени Н.Ф. Катанова

аспирант 4 года обучения, старший преподаватель кафедры математики, физики и информационных технологий

Светлана Леонидовна Гафнер

Хакасский государственный университет имени Н.Ф. Катанова

д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры математики, физики и информационных технологий

Арина Александровна Череповская

Хакасский государственный университет имени Н.Ф. Катанова

студент магистратуры 2 года обучения направления подготовки «Современные цифровые технологии в образовании»

Список литературы

  1. Velázquez, J.J. Energy level diagram and kinetics of luminescence of Ag nanoclusters dispersed in a glass host. /j.J. Velázquez, V.K. Tikhomirov, L.F. Chibotaru et al. // Optics Express. - 2012. - V. 20. - I. 12. - Р. 13582-13591. doi: 10.1364/OE.20.013582.
  2. Dubkov, S.V. SERS in red spectrum region through array of Ag-Cu composite nanoparticles formed by vacuum-thermal evaporation. / S.V. Dubkov, A.I. Savitskiy, A.Yu Trifonov et al. // Optical Materials: X. - 2020. - V. 7. - Art. № 100055. - 19 p. doi: 10.1016/j.omx.2020.100055.
  3. Grishina, Ya.S. Electron microscopy study of silver nanoparticles obtained by thermal evaporation / Ya.S. Grishina, N.I. Borgardt, R.L. Volkov, D.G. Gromov, A.I. Savitskiy // Semiconductors. - 2019. - V. 53. - I. 15. - P. 1986-1991. doi: 10.1134/S1063782619150089.
  4. Cleri, F. Tight binding potentials for transition metals and alloys / F. Cleri, V. Rosato // Physical Review B. - 1993. - V. 48. - I. 1. - Р. 22-33. doi: 10.1103/PhysRevB.48.22.
  5. Gafner, Y. On measuring the structure stability for small silver clusters to use them in plasmonics / Y. Gafner, S. Gafner, D. Bashkova // Journal of Nanoparticle Research. - 2019. - V. 21. - Art. № 243. - 15 p. doi: 10.1007/s11051-019-4691-2.
  6. Редель, Л.В. Роль "магических" чисел при формировании структуры в малых нанокластерах серебра / Л.В. Редель, Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер // Физика твердого тела. - 2015. - Т. 57. - Вып. 15. - С. 2061-2070.
  7. Гафнер, С.Л. Структурные переходы в малых кластерах никеля / С.Л. Гафнер, Л.В. Редель, Ж.В. Головенько и др. // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2009. - Т. 89. - Вып. 7. - С. 425-431.
  8. Гафнер, С.Л. Моделирование процессов структурообразования нанокластеров меди в рамках потенциала сильной связи / С.Л. Гафнер, Л.В. Редель, Ю.Я. Гафнер // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2009. - Т. 135. - Вып. 5. - С. 899-916.
  9. Гафнер, Ю.Я. Формирование структуры нанокластеров золота при процессах кристаллизации / Ю.Я. Гафнер, Ж.В. Головенько, С.Л. Гафнер // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2013. - Т. 143. - Вып. 2. - С. 288-305.
  10. Honeycutt, J.D. Molecular dynamics study of melting and freezing of small Lennard-Jones clusters /j.D. Honeycutt, H.C. Andersen // The Journal of Physical Chemistry. - 1987. - V. 91. - I. 19. - P. 4950-4963. doi: 10.1021/j100303a014
  11. Рыжкова, Д.А. Молекулярно-динамическое исследование размерной границы перехода нанокластеров серебра с начальной аморфной структурой к ГЦК фазе / Д.А. Рыжкова, С.Л. Гафнер, Ю.Я. Гафнер, А.А. Череповская // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2022. - Вып. 14. - С. 490-498. doi: 10.26456/pcascnn/2022.14.490.
  12. Baletto, F. Structural properties of sub-nanometer metallic clusters / F. Baletto // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2019. - V. 31. - Art. № 113001. - 42 p. doi: 10.1088/1361-648X/aaf989.
  13. Pavan, L. Metallic nanoparticles meet metadynamics / L. Pavan, K. Rossi, F. Baletto // Journal of Chemical Physics. - 2015. - V. 143. - I. 18. - P. 184304-1-184304-6. doi: 10.1063/1.4935272.
  14. Gould, A. Influence of composition and chemical arrangement on the kinetic stability of 147-atom Au-Ag bimetallic nanoclusters / A. Gould, A.J. Logsdail, C.R.A. Catlow // The Journal of Physical Chemistry C. - 2015. - V. 119. - I. 1. - P. 23685-23697. doi: 10.1021/acs.jpcc.5b03577.
  15. Gould, A.L. Controlling structural transitions in AuAg nanoparticles through precise compositional design / A.L. Gould, K. Rossi, C.R.A. Catlow et al. // The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2016. - V. 7. - I. 21. - P. 4414-4419. doi: 10.1021/acs.jpclett.6b02181
  16. Rossi, K. The effect of size and composition on structural transitions in monometallic nanoparticles / K. Rossi, L. Pavan, YY. Soon, F. Baletto // The European Physical Journal B. - 2018. - V. 91. - Art. № 33. - 8 p. doi: 10.1140/epjb/e2017-80281-6.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».