Metal nanoparçacıkların termal özellikleri : Moleküler dinamik simülasyonu

Abstract

Bu çalışmada, Au-Pd, Pd-Au, Au-Pt ve Pt-Au küresel kor-kabuk nanoparçacıkların statik, dinamik, termodinamik ve erime özellikleri moleküler dinamik (MD) simülasyon yöntemi ile sabit hacimli ve sabit sıcaklıklı kanonik (TVN) kümesinde incelenmiştir. Atomları arası etkileşmeleri tanımlamak için çok cisimli kuantum Sutton-Chen etkileşim potansiyeli kullanılmıştır. Küresel nanoparçacıklar 5 ve 10 nm boyutlarında farklı konsantrasyonlarda tasarlanmıştır. Ayrıca, karşılaştırma yapmak için saf Au, Pd ve Pt nanoparçacıkları da çalışılmıştır. Erime mekanizması toplam enerji, ısı sığası, çift dağılım fonksiyonu, lindeman kriteri ve difüzyon sabiti gibi özellikler sıcaklığa bağlı değişiminden faydalanılarak belirlenmiştir. Nanoparçacıklar için elde edilen erime sıcaklıkları deneysel olarak literatürde yer alan bulk sistemlerin verileri ile karşılaştırılmıştır.

In this work, the static, dynamic, thermodynamic and melting properties of spherical core-shell nanoparticles of Au-Pd, Pd-Au, Au-Pt and Pt-Au are investigated by using Molecular Dynamics simulations at constant temperature and constant volume (TVN) ensemble Quantum Sutton-Chen many body potential is used to define the interaction between the atoms. Spherical nanoparticles are designed with the size of 5 and 10 nm at different concentrations. Moreover, pure Au, Pd and Pt nanoparticles are studied to compare with their core-shell nanoparticles. Melting temperatures of the nanoparticles are determined by using total energy, molar heat capacity, pair disturbition funciton, lindeman criteria and diffusion coefficient as a funciton of temperature. The results for the melting temperature of nanoparticles are compared with those of the available experimental bulk data.