К проблеме апробации параметров потенциала сильной связи: влияние соотношения между парным и многочастичным взаимодействиями на процесс структурообразования в бинарных наночастицах Pd-Pt

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Достоверность атомистического моделирования определяется корректностью постановки задачи, включая выбор потенциала межатомного взаимодействия и его параметризации. В данной статье проведена детальная апробация параметров потенциала сильной связи в части исследования влияния соотношения между парным и многочастичным взаимодействиями на процесс структурообразования в бинарных наночастицах Pd-Pt . Были выбраны три параметризации потенциала сильной связи для перекрестных параметров: набор (I) отвечал использованию правила Лоренца-Бертло, наборы (II) и (III) задавали законы масштабирования параметров парного взаимодействия и параметров многочастичного взаимодействия соответственно. Для наборов (I) и (III) установлена поверхностная сегрегация атомов палладия, в то время как использование набора (II) приводит к формированию Янус-структуры. Кроме того, установлены различия в формировании локальной структуры в бинарных наночастицах Pd-Pt . Набор (III) предсказывает доминирование локальной ОЦК структуры. Также были рассчитаны радиальные распределения локальной плотности атомов Pd и Pt в наночастице Pd-Pt при конечной температуре 300 К.

Об авторах

Николай Юрьевич Сдобняков

Тверской государственный университет

Email: nsdobnyakov@mail.ru
д.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики

Андрей Юрьевич Колосов

Тверской государственный университет

к.ф.-м.н., научный сотрудник кафедры общей физики

Денис Николаевич Соколов

Тверской государственный университет

к.ф.-м.н., научный сотрудник кафедры общей физики

Ксения Геннадьевна Савина

Тверской государственный университет

аспирант 2 года обучения кафедры общей физики

Никита Игоревич Непша

Тверской государственный университет

аспирант 4 года обучения кафедры общей физики

Ярослав Павлович Савельев

Тверской государственный университет

студент 4 курса кафедры общей физики

Георгий Денисович Ломоносов

Тверской государственный университет

студент 4 курса кафедры общей физики

Список литературы

  1. Сдобняков, Н.Ю. Моделирование процессов коалесценции и спекания в моно- и биметаллических наносистемах. Монография / Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, С.С. Богданов. - Тверь: Издательство Тверского государственного университета, 2021. - 168 с. doi: 10.26456/skb.2021.168.
  2. Сдобняков, Н.Ю. Изучение термодинамических и структурных характеристик наночастиц металлов в процессах плавления и кристаллизации: теория и компьютерное моделирование: монография / Н.Ю. Сдобняков, Д.Н. Соколов. - Тверь: Издательство Тверского государственного университета, 2018. - 176 с.
  3. Рит, М. Наноконструирование в науке и технике. Введение в мир нанорасчета / М. Рит; пер. с англ. - Москва-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2005. - 160 c.
  4. Сдобняков, Н.Ю. Исследование удельной свободной поверхностной энергии нанокапель алюминия с использованием потенциала Шоммерса / Н.Ю. Сдобняков, А.Н. Базулев, В.М. Самсонов, Д.А. Кульпин, Д.Н. Соколов // Журнал структурной химии. - 2009. - T. 50. - № 6. - С. 1223-1228.
  5. Сдобняков, Н.Ю. Исследование размерной зависимости поверхностного натяжения твердых наночастиц на основе термодинамической теории возмущений / Н.Ю. Сдобняков, В.М. Самсонов // Известия ВУЗов: Химия и химическая технология. - 2003. - Т. 46. - Вып. 5. - С. 90-94.
  6. 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.
  7. Daw, M.S. Embedded-atom method: Derivation and application to impurities, surfaces, and other defects in metals / M.S. Daw, M.I. Baskes // Physical Review B. - 1984. - V. 29. - I. 12. - P. 6443-6453. doi: 10.1103/PhysRevB.29.6443.
  8. Paz Borbón, L.O.Computational studies of transition metal nanoalloys / L.O. Paz Borbón // Doctoral Thesis accepted by University of Birmingham, United Kingdom. - Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2011. - 155 p. doi: 10.1007/978-3-642-18012-5.
  9. Bogdanov, S. Molecular dynamics simulation of the formation of bimetallic core-shell nanostructures with binary Ni-Al nanoparticle quenching / S. Bogdanov, V. Samsonov, N. Sdobnyakov et al. // Journal of Materials Science. - 2022. - V. 57. - I. 28. - P. 13467-13480. doi: 10.1007/s10853-022-07476-2.
  10. Sdobnyakov, N.Yu. Simulation of phase transformations in titanium nanoalloy at different cooling rates / N.Yu. Sdobnyakov, V.S. Myasnichenko, C.-H. San et al. // Materials Chemistry and Physics. - 2019. - V. 238. - Art. № 121895. - 9 p. doi: 10.1016/j.matchemphys.2019.121895.
  11. Вересов, С.А. К вопросу изучения процессов структурообразования в четырехкомпонентных наночастицах / С.А. Вересов, К.Г. Савина, А.Д. Веселов и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2022. - Вып. 14. - С. 371-382. doi: 10.26456/pcascnn/2022.14.371.
  12. Сдобняков, Н.Ю. Комплексный подход к моделированию плавления и кристаллизации в пятикомпонентных металлических наночастицах: молекулярная динамика и метод Монте-Карло / Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, Д.Н. Соколов и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2023. - Вып. 15. - С. 589-601. doi: 10.26456/pcascnn/2023.15.589.
  13. Massen, C. Geometries and segregation properties of platinum-palladium nanoalloy clusters / С. Massen, T.V. Mortimer-Jones, R.L. Johnston // Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. - 2002. - I. 23. - P. 4375-4388. doi: 10.1039/B207847C.
  14. Колосов, А.Ю. Влияние парного и многочастичного взаимодействия на процесс структурообразования в бинарных наночастицах Pd-Pt / А.Ю. Колосов, Д.Н. Соколов, К.Г. Савина и др. // XIII Международная научная конференция "Химическая термодинамика и кинетика", 15-19 мая 2023, Великий Новгород: сборник научных трудов. - Великий Новгород: НовГУ им. Ярослава Мудрого, 2023. - С. 147-149.
  15. Свидетельство № 2019661915 Российская Федерация. Metropolis / Д.Н. Соколов, Н.Ю. Сдобняков, А.Ю. Колосов, П.М. Ершов, С.С. Богданов; заявитель и правообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет". - № 2019660847; заявл. 30.08.2019; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 11.09.2019. - 1 с.
  16. Stukowski, A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO - the open visualization tool / A. Stukowski // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. - 2010. - V. 18. - I. 1. - P. 015012-1-015012-7. doi: 10.1088/0965-0393/18/1/015012.
  17. Nguyen, V.L. New experimental evidences of Pt-Pd Bimetallic nanoparticles with core-shell configuration and highly fine-ordered nanostructures by high-resolution electron transmission microscopy / V.L. Nguyen, O. Michitaka, M. Takashi et. al. // The Journal of Physical Chemistry C. - 2012. - V. 116. - I. 22. - P. 12265-12274. doi: 10.1021/jp303117y.
  18. LAMMPS Molecular Dynamics Simulator. - Режим доступа: www.url: http://lammps.sandia.gov. - 15.08.2024.
  19. Samsonov, V.M. Size dependence of the surface tension and the problem of Gibbs thermodynamics extension to nanosystems / V.M. Samsonov, N.Yu. Sdobnyakov, A.N. Bazulev // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2004. - V. 239. - I. 1-3. - P. 113-117. doi: 10.1016/j.colsurfa.2004.01.016.
  20. Eom, N. General trends in core-shell preferences for bimetallic nanoparticles / N. Eom, M.E. Messing, J. Johnson, K. Deppert // ACS Nano. - 2021. - V. 15. - I. 5. - P. 8883-8855. doi: 10.1021/acsnano.1c01500.
  21. Samsonov, V. Puzzles of surface segregation in binary Pt-Pd nanoparticles: molecular dynamics and thermodynamic simulations / V. Samsonov, A. Romanov, I. Talyzin et al. // Metals. - 2023. - V. 13. - I. 7. - Art. № 1269. - 20 p. doi: 10.3390/met13071269.
  22. Талызин, И.В. Идентификация сложных наноструктур ядро-оболочка по радиальным распределениям локальной плотности компонентов / И.В. Талызин, С.С. Богданов, В.М. Самсонови др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2022. - Вып. 14. - С. 307-320. doi: 10.26456/pcascnn/2022.14.307.

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».