محاسبه انرژی سطح وابسته به اندازه نانوذرات و نانوحفرات کروی فلزی به روش دینامیک مولکولی

ویژگی های منحصربه فرد نانوساختارها عمدتا ناشی از نسبت سطح به حجم بالای آنها است. یکی از مهم ترین کمیت ها برای بررسی ویژگی های سطحی مواد، انرژی سطح آنها است. از این رو، محاسبه انرژی سطح برای درک صحیح رفتار و ویژگی های مواد نانوساختار امری ضروری است. پژوهش حاضر به بررسی انرژی سطح وابسته به اندازه نانوذرات و نانوحفرات کریستالی فلزات آلومینیوم، نقره، مس و آهن می پردازد. بدین منظور برای هر فلز، نانوذرات و نانوحفرات کروی با شعاع های مختلف به روش دینامیک مولکولی شبیه سازی شده و انرژی سطح آنها به دست آمده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که برای نانوذرات و نانوحفرات با شعاع های به اندازه کافی کوچک در محدوده چندنانومتر، انرژی سطح به اندازه نانوساختار وابسته است. برای نانوذرات کروی، انرژی سطح با افزایش شعاع نانوذره افزایش می یابد، در حالی که برای نانوحفرات کروی با افزایش شعاع حفره، انرژی سطح کاهش پیدا می کند. همچنین، تغییرات انرژی سطح بر حسب اندازه برای نانوحفرات، شدیدتر از نانوذرات است. انرژی سطح نانوذرات و نانوحفرات با افزایش شعاع به یک مقدار حدی نزدیک می شود که این مقدار حدی، انرژی سطح تخت کریستالی یا انرژی سطح گیبس با جهت گیری کریستالی دارای بیشترین انرژی سطح است.

Keywords:

Surface Energy Nanoparticle Nanocavity Molecular Dynamics , انرژی سطح , نانوذره , نانوحفره , دینامیک مولکولی