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外文翻译--对烧结纳米金属簇合物动力学的研究:分子动力学研究.doc

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外文翻译--对烧结纳米金属簇合物动力学的研究:分子动力学研究.doc

对烧结纳米金属簇合物动力学的研究分子动力学研究烧结过程中对纳米金属的调查所用的方法是分子动力学模拟的框架内嵌入原子方法。若干分子动力学模拟技术是用来观察和描述的演变的烧结过程的。能量分布的单一集群是用来记录审查和在快照的烧结过程的。烧结的演变也说明策划的大规模中心对每一组来说是随时间变化的。在烧结过程中监测和测量变化的动能和势能,从能源的角度来分析机制烧结的优势。关键词烧结纳米簇分子动力学1.导言烧结,是众所周知的一个用于做砖的古老的技术,砖是一种瓷器,是一种很有前途的用现代技术合成的纳米结构材料,可以满足特殊材料的烧结要求,认识烧结或聚纳米大小集群对控制组的结构组装材料是重要的。在最近几年有一些重大研究烧结或合并采用分子动力学模拟的报告。第一份烧结纳米金属簇的报告来自之1996年的朱等人的报告中,烧结两铜检查组就在其工作中。曾庆红等人报告了烧结金、铜纳米大小阵列.劳特等对两铝组烧结进行了审查.刘易斯等在工作中揭示表面扩散和塑性变形的两个烧结机制。报告说明乐合并的两金纳米簇,并且发现聚在仿真原子级的时间比用宏观方式推导的时间要长.赵等人通过研究聚3银纳米团簇和显示的温度依赖性纳米簇聚调查研究聚凝三银纳米多体效应。多数研究还处于初级阶段,新的方法和思路,需要对烧结或合并过程中纳米金属簇进行深入的研究。在本文中,我们利用分子动力学数值计算方法去模拟烧结纳米金属簇的过程。本文安排如下烧结与单一纳米簇大小有关性质是调查研究的径向分布,平均每原子势能,然后介绍序列快照反映烧结过程。变化的质心的每一组在烧结被策划,这反映了进化的烧结过程,对变化的动能与势能进行进一步的监测。机制的烧结结合这些仿真结果进行讨论,最后针对的是一些小结和结论。2.仿真详情建模烧结,可实现不同长度尺度,如原子粒子和连续性,从根本观点来看,它的重要性是在原子水平上理解烧结纳米团簇的过程,分子动力学是在原子水平模拟材料系统的一种方法。用传统的分子动力学在选定的合奏后续牛顿运动方程模拟N原子。通过求解牛顿方程数值,我们可以得到相空间的N原子系统的轨迹。原子的力量是梯度的势函数,潜在职能嵌入式原子法(资产管理)已成功地用于研究金属材料,这里,在系统中我们使用约翰逊模式的嵌入式原子方法来描述原子相互作用。纳米尺寸团簇在研究中的使用是球形簇不同直径面心立方金(456,1088和2112年原子)。在单一集群研究分析径向能量分布的这些集群在300K。在烧结过程中纳米大小的两个1088黄金原子簇是在温度为300K条件下研究的,而且它是在监测快照,质心的变化和能量变化的过程中烧结的。烧结过程的三个不同大小集群是在300K下模拟调查尺寸效应。不断能源乐团是通过研究烧结烧结过程的,因为纳米免费集群能最好的描述不断能源分子动力学。在整个模拟的时间步长是5000000s。(1)单一纳米簇的能量分布在最近几年进行了几个很好的单一纳米簇的研究,这表明,纳米粒子簇或其性质与相应的散装材料有所不同,如熔点,在冷却和加热过程得微观结构和独特行为。同样的表面原子的数量寓言着内部原子簇的数量,表面能发挥重要作用,决定了在单一的纳米团簇结构和进程中的烧结。一些研究结果从我们的计算中提供单一集群,这对于理解纳米簇烧结过程具有重要的意义。我们鸿沟球形簇成数层沿径向方向的东西,每层是0.0000000001米厚。释放表面能是烧结过程中驱动力的关键。(2)视觉图片描述和几何描述的演变烧结直接视觉方法在模拟系统的监测的过程中记录系统快照,一些数量方法已被用来描述收缩烧结过程。质谱中心两组很容易使用,以实现收缩说明,这反映了变化中的原子分布演变烧结。(3)变化的动力学和潜在的能量过程中的烧结直接视觉方法在模拟系统的监测的过程中记录系统快照,一些数量方法已被用来描述收缩烧结过程。质谱中心两组很容易使用,以实现收缩说明,这反映了变化中的原子分布演变烧结。从以上事实和讨论,如果增加大量的集群参加烧结系统的温度将会升高,平均动能和温度之间的关系是统计物理学里的波尔兹曼常数因子。从亨迪等人得出的结果揭示了温度变化的过程中,烧结将确定最终状态的系统。三个不同大小集群的平均动能在开头烧结时是相同的,最后三组平均动能的显示有很大的差别。从能源的角度看烧结表面过程就是潜在的能量释放过程,稳定平均动能所表现的不同价值观(十二万一步以后)表明三组大集群烧结释放势能相对较少和规模较小的集群烧结释放相对更多的潜在能源。这是自然的,因为较大的群集在原子表面上提出相对较小的部分,而较小的集群在原子表面上呈现更多的部分,曾庆红的观点是赞赏解释波动,他们认为占主导地位的机制,大概是在不需要热激活的阶段塑性变形和粒子进行轮换,因此,这一阶段是有序机械运动和一个可逆过程的过程,即从较高的潜在能量状态,降低到较低的潜在能量状态,然后更高的潜在能量状态才能实现。进一步的研究还需要更深的揭示微观机制来解释这一现象。3.结论两金纳米簇烧结过程被使用的MD资产管理所模拟,研究结果提供了解烧结机制的的基本知识。机制的烧结调查和解释的方法的特点主要是通过监测和分析能源的过程中的变化,从仿真曲线描述能量变化,表面能量释放和粒子表面扩散强烈的影响演变烧结过程,尺寸效应集群在烧结过程中发挥了重要的作用,一些详细的问题,结构和能源问题需要进一步研究和调查,今后的研究可能涉及多元素集群烧结这些有趣的话题。参考文献1H.ZhuandR.S.AverbackMater.Sci.Eng.,1995A204,962H.ZhuandR.S.AverbackPhilos.Mag.Lett.,1996,3.27.3P.Zeng,S.Zajac,P.C.ClappandJ.A.RifkinMater.Sci.Eng.,1.998,A252,301.4J.S.Raut,R.B.BhagatandK.A.FichthornNanostructuredMater.,1998,10,837.51L.J.Lewis,P.JensenandJ.L.BairatPhys.Rev.B,1997,56,2248.6S.J.Zhao,S.Q.WangandH.Q.YeJPhys.Condens.Matter,2001,13.8061.7J.Pan/nt.Mater.Rev.,2003,48,69.8J.M.HaileMolecularDynamicsSimulation,JohnWley&Sons,Inc.,1997.9M.P.AlienandD.J.TildesleyComputerSimulationofLiquids,0xfordScience,Oxford,UK,1996.10D.C.RapaprotTheArtofMolecularDynamicsSireulation,CambridgeUniversityPress,UK,2004.11M.S.DawandM.I.BaskesPhys.Rev.B,1984,29,644312R.A.JohnsonPhys.Rev.B,1988,37,3294.13D.J.OhandR.A.JohnsonMater.Res.,1988,33,471.14R.A.JohnsonPhys.Rev.B,1989,39,12554.15J.MeiPhys.Rev.,1991,43.4653.16S.Hendy,S.A.BrownandM.HyslopPhys.Rev.B.2003,68,241403R.17YueQi,TixCagin,WilliamL.JohnsonandWilliamA.GoddardIIIChem.Phys.,2001,115.385.18H.S.Nam,NongM.Hwang,B.D.YuandJ.K.Y0onPhys.Rev.Lett.,2002,89,275502.19J.H.Shim,G.J.LeeandY.W.ChoSuscj..2002.512,262.20J.H.Shim,S.C.Lee,G.J.Lee,J.Y.SuhandY.W.ChoJ.CrystalGrowth,2003,250,558.KineticsInvestigationofSinteringofNanometerSizeMetalClustersAMolecularDynamicsStudyThesinteringprocessofnanometersizegoldclustersisinvestigatedbyusingmoleculardynamicssimulationintheframeofembeddedatomisticmethod.Severalmoleculardynamicssimulationtechniquesareusedtoobserveanddescribetheevolutionofthesinteringprocess.Theenergydistributionforsingleclusterisexaminedandthesnapshotsofsinteringprocessoftwoclustersarerecorded.Theevolutionofsinteringisalsodescribedbyplottingthemasscenterchangeswithtimeforeachcluster.Thevariationsofkineticandpotentialenergyduringtheprocessofsinteringaremonitoredandmeasuredtoanalyzethedominantmechanismsofsinteringfromtheenergypointofview.KEYWORDSSinteringNanometersizeclusterMoleculardynamics1.IntroductionSintering,wellknownasanancienttechniquetomakebrick,chinaandpottery,isapromisingmoderntechnologyinthesynthesisofnanostructuredmaterialsformeetingspecificmaterialrequirements.Understandingthesinteringorcoalescenceofnanometersizeclustersisofprimaryimportanceforcontrollingthestructureofclusterassembledmaterials.Somesignificantstudiesonsinteringorcoalescencebyusingmoleculardynamicssimulationwerereportedinrecentyears.ThefirstreportaboutthesinteringofnanometersizemetalclusterscamefromZhuandAverbackin1996.SinteringoftwoCuclusterswasexaminedintheirwork.ZengetalreportedthesinteringofAuandCunanometersizearrays.TwoAlclusterssinteringwasexaminedbyRautetal_.Surfacediffusionandplasticdeformationastwosinteringmechanismswererevealedintheirwork.Lewisetal.reportedthecoalescenceoftwogoldnanometersizeclustersandfoundthetimeforcoalescenceinatomisticlevelsimulationtobelongerthanthatdeducedfromthemacroscopictheory.Zhaoetal_investigatedthemultibodyeffectofcoalescencebystudyingthecoalescenceofthreeAgnanometersizeclustersandrevealedthetemperaturedependenceofnanometersizeclustercoalescence.Mostofthesestudiesareintheprimarystage.Newmethodsandideasareneededtostudysinteringorcoalescenceprocessofnanometersizemetalclustersdeeply.Inthispaperweusemoleculardynamicsnumericalcalculationmethodtosimulatetheprocessofsinteringofnanometersizemetalclusters.Thepaperisorganizedasfollows.Thepropertiesofsinglenanometersizeclusterrelevanttothesinteringareinvestigatedbystudyingtheradialdistributionsoftheaveragepotentialenergyperatom。Thenthesequencesnapshotsreflectingthesinteringprocessarepresented.Thevariationofthemasscenterofeachclusterisplottedduringsintering,whichreflectstheevolutionofthesinteringprocess,Thevariationofkineticenergyandpotentialenergyarefurthermonitored.Themechanismsofthesinteringarediscussedbycombiningthesesimulationresults.Summaryandsomeconclusionareaddressedlastly.2.SimulationDetailsModelingsinteringcanberealizedatdifferentlengthscales,suchasatom,particleandcontinuum.Fromfundamentalpointofviewitisofimportancetounderstandtheprocessofsinteringofnanometersizeclustersattheatomicleve1.Moleculardynamicsisoneofthemethodstosimulatematerialsystemattheatomicleve1.InclassicalmoleculardynamicssimulationNatomsinaselectedensemblefollowNewtonsequationofmotion.BysolvingNewtonsequationnumericallywecangetthetrajectoryofNatomssysteminphasespace.Theforcesonatomsarethegradientofthepotentialfunction.Thepotentialfunctionsoftheembeddedatomisticmethod(EAMhavebeensuccessfullyusedtostudytheMetalmaterials.HereweuseJohnsonsmodelofembeddedatomisticmethodtodescribetheinteractionoftheatomsinthesystem.ThenanometersizeclustersusedinthestudyaresphericalclusterswithdifferentdiametersfacecenteredcubicAu456,1088and2112atoms.Insingleclusterstudyweanalyzeradialenergydistributionoftheseclustersat300K.Thesinteringprocessoftwonanometersize

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