外文翻譯--對燒結(jié)納米金屬簇合物動(dòng)力學(xué)的研究：分子動(dòng)力學(xué)研究.doc

對燒結(jié)納米金屬簇合物動(dòng)力學(xué)的研究：分子動(dòng)力學(xué)研究燒結(jié)過程中對納米金屬的調(diào)查所用的方法是分子動(dòng)力學(xué)模擬的框架內(nèi)嵌入原子方法。若干分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)是用來觀察和描述的演變的燒結(jié)過程的。能量分布的單一集群是用來記錄審查和在快照的燒結(jié)過程的。燒結(jié)的演變也說明策劃的大規(guī)模中心對每一組來說是隨時(shí)間變化的。在燒結(jié)過程中監(jiān)測和測量變化的動(dòng)能和勢能，從能源的角度來分析機(jī)制燒結(jié)的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：燒結(jié)；納米簇；分子動(dòng)力學(xué)1.導(dǎo)言燒結(jié)，是眾所周知的一個(gè)用于做磚的古老的技術(shù)，磚是一種瓷器，是一種很有前途的用現(xiàn)代技術(shù)合成的納米結(jié)構(gòu)材料，可以滿足特殊材料的燒結(jié)要求，認(rèn)識(shí)燒結(jié)或聚納米大小集群對控制組的結(jié)構(gòu)組裝材料是重要的。在最近幾年有一些重大研究燒結(jié)或合并采用分子動(dòng)力學(xué)模擬的報(bào)告。第一份燒結(jié)納米金屬簇的報(bào)告來自之1996年的朱等人的報(bào)告中，燒結(jié)兩銅檢查組就在其工作中。曾慶紅等人報(bào)告了燒結(jié)金、銅納米大小陣列.勞特等對兩鋁組燒結(jié)進(jìn)行了審查.劉易斯等在工作中揭示表面擴(kuò)散和塑性變形的兩個(gè)燒結(jié)機(jī)制。報(bào)告說明樂合并的兩金納米簇，并且發(fā)現(xiàn)聚在仿真原子級(jí)的時(shí)間比用宏觀方式推導(dǎo)的時(shí)間要長.趙等人通過研究聚3銀納米團(tuán)簇和顯示的溫度依賴性納米簇聚調(diào)查研究聚凝三銀納米多體效應(yīng)。多數(shù)研究還處于初級(jí)階段，新的方法和思路，需要對燒結(jié)或合并過程中納米金屬簇進(jìn)行深入的研究。在本文中，我們利用分子動(dòng)力學(xué)數(shù)值計(jì)算方法去模擬燒結(jié)納米金屬簇的過程。本文安排如下：燒結(jié)與單一納米簇大小有關(guān)性質(zhì)是調(diào)查研究的徑向分布，平均每原子勢能，然后介紹序列快照反映燒結(jié)過程。變化的質(zhì)心的每一組在燒結(jié)被策劃，這反映了進(jìn)化的燒結(jié)過程，對變化的動(dòng)能與勢能進(jìn)行進(jìn)一步的監(jiān)測。機(jī)制的燒結(jié)結(jié)合這些仿真結(jié)果進(jìn)行討論，最后針對的是一些小結(jié)和結(jié)論。2.仿真詳情建模燒結(jié)，可實(shí)現(xiàn)不同長度尺度，如原子粒子和連續(xù)性，從根本觀點(diǎn)來看，它的重要性是在原子水平上理解燒結(jié)納米團(tuán)簇的過程，分子動(dòng)力學(xué)是在原子水平模擬材料系統(tǒng)的一種方法。用傳統(tǒng)的分子動(dòng)力學(xué)在選定的合奏后續(xù)牛頓運(yùn)動(dòng)方程模擬N原子。通過求解牛頓方程數(shù)值，我們可以得到相空間的N原子系統(tǒng)的軌跡。原子的力量是梯度的勢函數(shù)，潛在職能嵌入式原子法（資產(chǎn)管理）已成功地用于研究金屬材料，這里，在系統(tǒng)中我們使用約翰遜模式的嵌入式原子方法來描述原子相互作用。納米尺寸團(tuán)簇在研究中的使用是球形簇不同直徑面心立方金（456,1088和2112年原子）。在單一集群研究分析徑向能量分布的這些集群在300K。在燒結(jié)過程中納米大小的兩個(gè)1088黃金原子簇是在溫度為300K條件下研究的，而且它是在監(jiān)測快照，質(zhì)心的變化和能量變化的過程中燒結(jié)的。燒結(jié)過程的三個(gè)不同大小集群是在300K下模擬調(diào)查尺寸效應(yīng)。不斷能源樂團(tuán)是通過研究燒結(jié)燒結(jié)過程的，因?yàn)榧{米免費(fèi)集群能最好的描述不斷能源分子動(dòng)力學(xué)。在整個(gè)模擬的時(shí)間步長是5000000s。（1）單一納米簇的能量分布在最近幾年進(jìn)行了幾個(gè)很好的單一納米簇的研究，這表明，納米粒子簇或其性質(zhì)與相應(yīng)的散裝材料有所不同，如熔點(diǎn)，在冷卻和加熱過程得微觀結(jié)構(gòu)和獨(dú)特行為。同樣的表面原子的數(shù)量寓言著內(nèi)部原子簇的數(shù)量，表面能發(fā)揮重要作用，決定了在單一的納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)和進(jìn)程中的燒結(jié)。一些研究結(jié)果從我們的計(jì)算中提供單一集群，這對于理解納米簇?zé)Y(jié)過程具有重要的意義。我們鴻溝球形簇成數(shù)層沿徑向方向的東西，每層是0.0000000001米厚。釋放表面能是燒結(jié)過程中驅(qū)動(dòng)力的關(guān)鍵。（2）視覺圖片描述和幾何描述的演變燒結(jié)直接視覺方法在模擬系統(tǒng)的監(jiān)測的過程中記錄系統(tǒng)快照，一些數(shù)量方法已被用來描述收縮燒結(jié)過程。質(zhì)譜中心兩組很容易使用，以實(shí)現(xiàn)收縮說明，這反映了變化中的原子分布演變燒結(jié)。（3）變化的動(dòng)力學(xué)和潛在的能量過程中的燒結(jié)直接視覺方法在模擬系統(tǒng)的監(jiān)測的過程中記錄系統(tǒng)快照，一些數(shù)量方法已被用來描述收縮燒結(jié)過程。質(zhì)譜中心兩組很容易使用，以實(shí)現(xiàn)收縮說明，這反映了變化中的原子分布演變燒結(jié)。從以上事實(shí)和討論，如果增加大量的集群參加燒結(jié)系統(tǒng)的溫度將會(huì)升高，平均動(dòng)能和溫度之間的關(guān)系是統(tǒng)計(jì)物理學(xué)里的波爾茲曼常數(shù)因子。從亨迪等人得出的結(jié)果揭示了溫度變化的過程中，燒結(jié)將確定最終狀態(tài)的系統(tǒng)。三個(gè)不同大小集群的平均動(dòng)能在開頭燒結(jié)時(shí)是相同的，最后三組平均動(dòng)能的顯示有很大的差別。從能源的角度看燒結(jié)表面過程就是潛在的能量釋放過程，穩(wěn)定平均動(dòng)能所表現(xiàn)的不同價(jià)值觀（十二萬一步以后）表明三組大集群燒結(jié)釋放勢能相對較少和規(guī)模較小的集群燒結(jié)釋放相對更多的潛在能源。這是自然的，因?yàn)檩^大的群集在原子表面上提出相對較小的部分，而較小的集群在原子表面上呈現(xiàn)更多的部分，曾慶紅的觀點(diǎn)是贊賞解釋波動(dòng)，他們認(rèn)為占主導(dǎo)地位的機(jī)制，大概是在不需要熱激活的階段塑性變形和粒子進(jìn)行輪換，因此，這一階段是有序機(jī)械運(yùn)動(dòng)和一個(gè)可逆過程的過程，即從較高的潛在能量狀態(tài)，降低到較低的潛在能量狀態(tài)，然后更高的潛在能量狀態(tài)才能實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步的研究還需要更深的揭示微觀機(jī)制來解釋這一現(xiàn)象。3.結(jié)論兩金納米簇?zé)Y(jié)過程被使用的MD-資產(chǎn)管理所模擬，研究結(jié)果提供了解燒結(jié)機(jī)制的的基本知識(shí)。機(jī)制的燒結(jié)調(diào)查和解釋的方法的特點(diǎn)主要是通過監(jiān)測和分析能源的過程中的變化，從仿真曲線描述能量變化，表面能量釋放和粒子表面擴(kuò)散強(qiáng)烈的影響演變燒結(jié)過程，尺寸效應(yīng)集群在燒結(jié)過程中發(fā)揮了重要的作用，一些詳細(xì)的問題，結(jié)構(gòu)和能源問題需要進(jìn)一步研究和調(diào)查，今后的研究可能涉及多元素集群燒結(jié)這些有趣的話題。參考文獻(xiàn)1HZhuandRSAverback：MaterSciEng，1995A204，962HZhuandRSAverback：PhilosMagLett，1996，3273PZeng，SZajac，PCClappandJARifkin：MaterSciEng，1998，A252，3014JSRaut，RBBhagatandKAFichthorn：NanostructuredMater，1998，10，83751LJLewis，PJensenandJLBairat：PhysRevB，1997，56，22486SJZhao，SQWangandHQYe：JPhysCondensMatter，2001，1380617JPan：ntMaterRev，2003，48，698JMHaile：MolecularDynamicsSimulation，JohnWleySons，Inc，19979MPAlienandDJTildesley：ComputerSimulationofLiquids，0xfordScience，Oxford，UK，199610DCRapaprot：TheArtofMolecularDynamicsSireulation，CambridgeUniversityPress，UK，200411MSDawandMIBaskes：PhysRevB，1984，29，644312RAJohnson：PhysRevB，1988，37，329413DJOhandRAJohnson：MaterRes，1988，3(3)，47114RAJohnson：PhysRevB，1989，39，1255415JMei：PhysRev，1991，43465316SHendy，SABrownandMHyslop：PhysRevB2003，68，241403(R)17YueQi，T；ixCagin，WilliamLJohnsonandWilliamAGoddardIII：ChemPhys，2001，11538518HSNam，NongMHwang，BDYuandJKY0on：PhysRevLett，2002，89，27550219JHShim，GJLeeandYWCho：Suscj2002512，26220JHShim，SCLee，GJLee，JYSuhandYWCho：JCrystalGrowth，2003，250，558KineticsInvestigationofSinteringofNanometerSizeMetalClusters:AMolecularDynamicsStudyThesinteringprocessofnanometersizegoldclustersisinvestigatedbyusingmoleculardynamicssimulationintheframeofembeddedatomisticmethodSeveralmoleculardynamicssimulationtechniquesareusedtoobserveanddescribetheevolutionofthesinteringprocessTheenergydistributionforsingleclusterisexaminedandthesnapshotsofsinteringprocessoftwoclustersarerecordedTheevolutionofsinteringisalsodescribedbyplottingthemasscenterchangeswithtimeforeachclusterThevariationsofkineticandpotentialenergyduringtheprocessofsinteringaremonitoredandmeasuredtoanalyzethedominantmechanismsofsinteringfromtheenergypointofviewKEYWORDS：Sintering；Nanometersizecluster；Moleculardynamics1.IntroductionSintering，wellknownasanancienttechniquetomakebrick，chinaandpottery，isapromisingmoderntechnologyinthesynthesisofnano-structuredmaterialsformeetingspecificmaterialrequirementsUnderstandingthesinteringorcoalescenceofnanometersizeclustersisofprimaryimportanceforcontrollingthestructureofclusterassembledmaterialsSomesignificantstudiesonsinteringorcoalescencebyusingmoleculardynamicssimulationwerereportedinrecentyearsThefirstreportaboutthesinteringofnanometersizemetalclusterscamefromZhuandAverbackin1996SinteringoftwoCuclusterswasexaminedintheirworkZengetalreportedthesinteringofAuandCunanometersizearraysTwoAlclusterssinteringwasexaminedbyRautetal_SurfacediffusionandplasticdeformationastwosinteringmechanismswererevealedintheirworkLewisetalreportedthecoalescenceoftwogoldnanometersizeclustersandfoundthetimeforcoalescenceinatomisticlevelsimulationtobelongerthanthatdeducedfromthemacroscopictheoryZhaoetal_investigatedthemultibodyeffectofcoalescencebystudyingthecoalescenceofthreeAgnanometersizeclustersandrevealedthetemperaturedependenceofnanometersizeclustercoalescenceMostofthesestudiesareintheprimarystageNewmethodsandideasareneededtostudysinteringorcoalescenceprocessofnanometersizemetalclustersdeeplyInthispaperweusemoleculardynamicsnumericalcalculationmethodtosimulatetheprocessofsinteringofnanometersizemetalclustersThepaperisorganizedasfollowsThepropertiesofsinglenanometersizeclusterrelevanttothesinteringareinvestigatedbystudyingtheradialdistributionsoftheaveragepotentialenergyperatom。ThenthesequencesnapshotsreflectingthesinteringprocessarepresentedThevariationofthemasscenterofeachclusterisplottedduringsintering，whichreflectstheevolutionofthesinteringprocess，ThevariationofkineticenergyandpotentialenergyarefurthermonitoredThemechanismsofthesinteringarediscussedbycombiningthesesimulationresultsSummaryandsomeconclusionareaddressedlastly2.SimulationDetailsModelingsinteringcanberealizedatdifferentlengthscales，suchasatom，particleandcontinuumFromfundamentalpointofviewitisofimportancetounderstandtheprocessofsinteringofnanometersizeclustersattheatomicleve1Moleculardynamicsisoneofthemethodstosimulatemateria