Determination of the size limit of stability of the fcc phase of Ag nanoparticles

封面

如何引用文章

全文:

详细

The main objective of the study was to find the size limit at which silver nanoclusters with different initial morphology spontaneously change their structure to the fcc structure inherent to the bulk silver. For this purpose, we have examined the data of high-resolution electron microscopy of the initial and annealed silver nanoparticles formed on a carbon substrate by vacuum-thermal evaporation. It was found that as a result of annealing, the number of small nanoparticles (D<3,5 nm) approximately twice decreased, and the proportion of nanoparticles with icosahedral and decahedral facets increased approximately 1,5 times. To evaluate the obtained results by the molecular dynamics method based on the second moment approximation of the tight-binding potential, an additional study of the stability limits of structural modifications of silver nanoclusters of similar diameters (D=2-10 nm) was carried out in order to determine the size limit of a possible thermally induced structural transition from the initial amorphous morphology to the fcc phase. The obtained data were compared with the results for Ag nanoparticles with the initial fcc structure. It was shown that the size limit at which the nanoclusters changed their initial amorphous structure to the fcc structure corresponds to a particle diameter of 8-10 nm.

作者简介

Yury Gafner

Khakass State University

Email: ygafner@khsu.ru
Dr. Sc., Professor, Chief of the Department of Mathematics, Physics and Information Technology

Daria Ryzhkova

Khakass State University

4th year postgraduate student, Senior Lecturer, Department of Mathematics, Physics and Information Technology

Svetlana Gafner

Khakass State University

Dr. Sc., Docent, Professor of the Department of Mathematics, Physics and Information Technology

Arina Cherepovskaya

Khakass State University

2nd year graduate student of specialty «Modern digital technologies in education»

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

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».