铜纳米团簇结构稳定性：分子动力学模拟研究

"分子动力学模拟铜纳米团簇的结构稳定性 (2005年) - 齐卫宏, 汪明朴, 李周, 谢丹 - 中国有色金属学报" 该研究通过分子动力学模拟方法，探讨了不同尺寸（13至1055个原子）铜纳米团簇的结构稳定性。分子动力学是一种利用牛顿运动定律来模拟大量粒子在给定初始条件下的行为和相互作用的技术，特别适用于研究纳米尺度的物质系统。在这个研究中，研究人员观察到铜纳米团簇的结构随尺寸变化呈现出复杂的转变模式：从晶体结构转变为非晶结构，再反复变化。这种转变揭示了纳米团簇结构的不稳定性，以及其对尺寸极度敏感的特性。 铜纳米团簇的平均原子结合能是另一个关键指标。随着尺寸减小，团簇的平均原子结合能下降，并且仅依赖于短程有序性。这意味着平均原子结合能并不足以作为判断非晶态与密堆积晶体结构转变的可靠标准。平均原子间距，即相邻原子间的距离，不仅受到团簇尺寸的影响，还对结构变化极为敏感，因此可能成为区分非晶与晶体结构转变的一个更有效的判据。 通过对偶分布函数（Radial Distribution Function，RDF）的分析，研究者发现无论是在大尺寸团簇的内部还是表面，原子结构都显示出了晶格收缩效应，且与相应的大块体铜的晶格结构不同。这一发现挑战了现有的关于纳米团簇的块体加表面模型和壳核模型，表明这些模型需要进一步完善以更准确地描述纳米团簇的结构特性。 这项工作强调了分子动力学在理解纳米材料结构稳定性中的重要作用，并提供了对铜纳米团簇结构演变的新见解。这些发现对于优化纳米材料的设计、制备和应用，尤其是在纳米技术、材料科学和信息技术等领域具有重要意义。同时，研究也提醒科研人员在考虑纳米材料性质时，需要更加深入地探究尺寸效应和结构复杂性。