Bakır metali nanoparçacıkların moleküler dinamik simülasyonu

Abstract

Bu çalışmada, bakır metali nanoparçacıkların fiziksel özellikleri Moleküler Dinamik (MD) simülasyonu kullanarak araştırılmıştır. Bu yöntem geniş zaman aralığında büyük sistemlerin modellenmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, bakır metali nanoparçacıkların Moleküler Dinamik simülasyonu MPiSiM kodu yardımıyla yapılmıştır. Atomlar arasındaki etkileşmeleri tanımlamak için çok cisimli Q-SC etkileşim potansiyeli kullanılmıştır. Model olarak seçilen bakır metallerinin yarıçapı 2 nm'den 10 nm'ye kadar değişmektedir. Bakır metali nanoparçacıkların sıvı ve katı özelliklerini çalışmak için nanoparçacıkların MD simülasyonu düşük ve yüksek sıcaklıkta yapılmıştır. Erime noktası, radyal dağılım fonksiyonu gibi simülasyondan elde edilen sonuçlar deneysel bulk sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca, erime noktasını tahmin etmek için radyal dağılım fonksiyonu, birinci koordinasyon sayısı, Lindeman kriteri, difüzyon katsayısı ve Honeycutt-Andersen indeks gibi fiziksel özellikler çalışılmıştır.

In this study, the physical properties of copper nanoparticles are investigated by using Molecular Dynamics (MD) simulations. This method is suitable for modeling large systems for a very long time scales. In this work, molecular dynamics simulations of the copper nanoparticles are performed by means of the MPiSiM codes. Quantum Sutton-Chen (Q-SC) many-body force potential is used to define interaction between the atoms. The diameters of the copper nanoparticles are varied from 2 nm to 10 nm. MD simulation of nano-particles are carried out at low and high temperatures to study solid and liquid properties of copper metal nanoparticles. Simulation results such as melting point, radial distrubition function are compared with the available experimental bulk results. Also, radial distrubition function, first coordination number, Lindeman criteria, diffusion coefficient and Honeycutt- Andersen index are calculated for estimating the melting points of the nanoparticles.