论文摘要
微小尺度问题愈来愈受到研究者的关注,这种问题往往具有与宏观理论不同的规律,需要进行系统深入的研究,以建立与微小尺度系统相应的理论。其中最具有代表性的就是纳米物质。纳米材料被誉为“21 世纪最有前途的材料”,中介尺度纳米团簇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热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,在目前条件下,通过实验研究这个问题是比较困难,因为实验不能对孤立团簇进行测量,而近年来发展的分子动力学模拟无疑成为了了解纳米团簇性质的理想工具。本文主要绍了分子动力学模拟方法,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,对比单位等进行了详细的描述; 采用微正则分子动力学方法模拟研究了原子数=108,256,500,864,1372 氩原子团簇从固态到液态的熔解过程,得到了势能和热容量随温度的变化关系。其结果表明,所模拟的团簇在熔点附近出现负热容。通过对这些团簇熔解能量的分析,阐明了负热容出现的微观机制。比较这些团簇的熔点,得到了负热容出现的温度和密度大小的关系。对团簇负热容的研究,不仅有利于研究纳米物质,而且也有助于理解宏观负热容现象,这对探究宇宙的演变以及获得低温都很有意义。
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