В работе методом молекулярной динамики с использованием модифицированного потенциала сильной связи TB-SMA исследованы процессы термического воздействия на кластеры свинца диаметром до 5.5 нм. Сделан вывод, что для данных размеров наночастиц Pb процесс плавления носит строго гомогенный характер без образования поверхностного жидкоподобного слоя. Имеющаяся в частицах первичная ГЦК фаза при нагреве сохранялась в подавляющем большинстве модельных опытов.
молекулярная динамика, плавление, сильная связь, нанокластеры свинца.
Известно, что для металлических наночастиц имеется три возможных механизма плавления [1]. По первому сценарию плавление носит ярко выраженный гомогенный характер, то есть в этом случае не происходит предварительного плавления поверхности кластера. Согласно второму возможному механизму ниже температуры плавления образуется поверхностный жидкий слой, который остается неизменным вплоть до перехода всей частицы в жидкое состояние при температуре плавления. В третьем случае также образуется жидкий поверхностный слой, но который затем растет вглубь наночастицы с увеличением температуры.
Наличие внешнего жидкого слоя также наблюдалось в работах по компьютерному моделированию [2, 3]. Например, автором [3] было проведено МД исследование с использование многочастичных потенциалов (glue potential) статического сосуществования твердой и жидкой фаз в кластерах свинца находящихся в состоянии предплавления. В данной работе рассматривался нагрев кластеров икосаэдрической структуры размером N = 923, 1427 и 2073 атомов. Показано, что статическое равновесие фаз возможно только для кластеров радиусом R > 1.9 нм, в то время как для кластеров меньшего радиуса (N < 1000 атомов) наблюдается скорее динамическое равновесие жидкой и твердой фазы.
1. Nanda K.K. Size-dependent melting of nanoparticles: Hundred years of thermodynamic model. // Pramana-J.Phys. 2009. V. 72. №.4. P. 617
2. Wang N., Rokhlin S.I., Farson D.F. Nonhomogeneous surface premelting of Au nanoparticles. // Nanotechnology. 2008. V.19. P. 415701.
3. Hendy S.C Stability of phase coexistence in atomic clusters.// Phys. Rev. B. 2005. V. 71. P. 115404.
4. Chernyshev A.P. Effec tof nanoparticle size on the on set temperature of surface melting // Materials Letters. 2009. V. 63. P. 1525.
5. Cleri F., Rosato V. Tight-binding potentials for transition metals and alloys. // Phys. Rev.В 1993. V. 48. P. 22.
