论文摘要
随着纳米材料与技术的广泛应用与深入发展,金属团簇由于其十分重要的应用价值,受到研究者们普遍的关注。团簇的大小介于分子和晶体之间,其性质可以认为是随原子数目的增多而逐渐由微观向宏观晶体过渡。了解这一尺度的纳米团簇在熔化过程中结构和性质的变化,对于正确理解纳米材料的微观结构演变过程及制备优质的纳米材料具有重要意义。在第一章中介绍了团簇的概念和研究现状。介绍了团簇的概念以及团簇研究的历史,重点介绍了团簇的热力学方面研究的现状。在第一章中介绍了分子动力学模拟的方法。本文使用分子动力学模拟方法结合Johnson的嵌入原子势,模拟了金属团簇从固态到液态的熔化过程。其中详细描述了微正则系综分子动力学模拟的方法,包括从势函数,积分方程到需要注意的细节问题如周期性边界条件,对比单位等。在第三章中通过研究原子数为55的金团簇,钠团簇和铁团簇的熔化过程,得到了势能和热容随温度的变化关系。在第四章中得出结论,结论表明,在熔点附近都出现了明显的预熔化现象。比较这些团簇的预熔化现象,可以得出预熔化现象出现的温度与团簇结构的关系:相同结构的团簇其预熔点与块体的熔点成正比;在预熔化发生的过程中,团簇体系首先是外部原子之间相互扩散,对于质量较轻的Na55团簇会发生结构重排现象,然后部分外部原子扩散到内部,最后完全熔化;在此过程中,团簇的原子质量和原子间距对体系预熔化的发生影响很大。