ХИМИЧЕСКАЯ И СТРУКТУРНАЯ СЕГРЕГАЦИЯ В ТЕРНАРНЫХ НАНОЧАСТИЦАХ Pt−Pd−Cu: МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
В. М. Самсонов, Д. В. Жигунов, И. П. Синица, С. А. Васильев, В. В. Пуйтов, И. В. Каракеян
Том 88 №4
10 просмотров;
С использованием изотермической молекулярной динамики, программы LAMMPS и метода погруженного атома моделировались процессы равномерного нагрева тернарных наночастиц Pt1700Pd1700Cu5100 (размером 6.4 нм), вплоть до их плавления, и последующего охлаждения (закалки) до конечной температуры 300 К. Результаты, полученные для наночастиц данного размера, сравнивались с результатами, относящимися к частицам меньшего размера (4.6 нм) с тем же процентным соотношением компонентов (Pt20%Pd20%Cu60%). Выбор объектов исследования обусловлен перспективами применения тернарных наночастиц Pt−Pd−Cu в качестве нанокатализаторов. Для анализа структурных изменений в наночастицах в ходе их нагрева и охлаждения находились и анализировались температурные зависимости потенциальной (когезионной) части удельной внутренней энергии и радиусов инерции всех атомных подсистем (Pt, Pd и Cu). Кроме того, локальная структура наночастиц исследовалась с использованием общего анализа соседей (CNA), реализованного с помощью программы Ovito. Анализировался также состав двух наружных монослоев затвердевших наногкапель. В результате проведенных исследований установлено, что в ходе нагрева наночастиц с исходным однородным распределением компонентов имеет место поверхностная сегрегация атомов Pd, которые остаются на поверхности тернарных наночастиц вплоть до их плавления и последующего затвердевания охлаждающихся нанокапель. Атомы Pt присутствуют в наружном монослое при нагревании наночастиц до 500 К, а во втором монослое как до плавления наночастиц, так и после затвердевания нанокапель. Помимо химической сегрегации, т.е. пространственного разделения компонентов, наблюдалась также структурная сегрегация, отвечающая разделению наночастицы на области с определенной кристаллической структурой. Один из наиболее интересных случаев отвечает формированию мультидвойниковой (multitwined) икосаэдрической морфологии в конечных конфигурациях (300 К) затвердевших нанокапель.