"该文基于嵌入原子势和蒙特卡洛模拟方法,对铜团簇Cun(n = 60-70, 147, 500)的基态能量和几何结构进行了深入研究。研究发现,除了66、67、68个原子的情况外,60至70个铜原子的团簇均在Cu55双层二十面体基础上通过添加原子构建,其中Cu66呈现稳定的正十面体结构,而Cu69和Cu70则呈现不规则形状。147个铜原子组成的体系呈现出以三层二十面体为基础,部分原子位于第四层的对称结构。在500个铜原子的模拟中,所有原子都形成了团簇,无孤立铜原子存在,经过1500K到700K的退火过程,产生了多个大小不等的Cun团簇,最小的有6个原子,最大的接近80个原子。此外,在2000K到300K的退火过程中,同样形成了多个Cun团簇,最小的有11个原子,最大的超过了1200个原子。" 这篇论文详细探讨了铜团簇的结构和能量变化,采用的嵌入原子势是一种广泛用于模拟金属团簇的理论方法,它可以考虑原子间的电子相互作用。蒙特卡洛模拟则是通过随机抽样来解决复杂系统中的统计问题,尤其适用于计算大量原子系统的热力学性质和结构演变。 在n = 60-70的铜团簇中,研究指出大部分团簇是在Cu55双层二十面体基础上构建的,这表明在这一范围内,铜原子倾向于形成特定的几何构型,以达到能量最低的稳定状态。Cu66的正十面体结构是其稳定性的一个体现,因为正多面体通常具有较低的表面能。而Cu69和Cu70的不规则结构可能反映了原子间相互作用的复杂性,导致无法形成更为规整的结构。 对于147个原子的体系,研究发现其结构以三层二十面体为基础,并且有部分原子位于第四层,这种相对对称的结构可能有助于降低整体的能量。在500个原子的模拟中,没有孤立的铜原子,意味着所有原子都参与到了团簇的构建中,这反映了铜原子强烈的聚集倾向。 退火过程模拟了高温下的动力学行为,可以揭示团簇的动态重组和结构优化。1500K到700K的退火使得团簇数量和大小多样化,表明随着温度的降低,系统倾向于形成更稳定的团簇。而2000K到300K的退火过程中,团簇大小范围更广,说明在更低的温度下,系统能够探索更广阔的配置空间,找到更稳定的结构。 这些发现对理解铜团簇的结构特性、能量优化以及在材料科学、纳米技术等领域可能的应用提供了理论依据。通过蒙特卡洛模拟,研究者能够预测和解释铜团簇在不同条件下的行为,为实验研究和实际应用提供有价值的指导。
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