鉄クラスタのナノ熱力学: 小形クラスタ,二十面体およびfcc-立方八面体構造

Angelie C.; Soudan J.-M.

文献

J-GLOBAL ID：201702249422365953 整理番号：17A0590484

鉄クラスタのナノ熱力学: 小形クラスタ,二十面体およびfcc-立方八面体構造

Nanothermodynamics of iron clusters: Small clusters, icosahedral and fcc-cuboctahedral structures

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資料名：
巻： 146 号： 17 ページ： 174303-174303-17 発行年： 2017年05月07日
JST資料番号： C0275A ISSN： 0021-9606 CODEN： JCPSA6 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

小形クラスタと初期二十面体およびfcc-立方八面体構造に注目して,鉄クラスタの熱力学および構造の研究を実施した。第一に,σ-マッピングと称する方法で,エネルギー間隔をモンテカルロ法アルゴリズムで探査した。その平滑ヒストグラム版で,系のポテンシャルエネルギーから古典状態密度gp(Ep)を得た。第二に,「補正EAM」(cEAM)と称するポテンシャルで鉄系を記述した。基底状態の3から12原子の小形クラスタを,密度汎関数理論(DFT)計算と比較し,幾何構造の完全な一致を見た。13,55,147と309原子の二十面体は,cEAMポテンシャルで最安定であった。147原子クラスタは,液体帯域からのエネルギー低下が無定形状態中にクラスタの不可逆的捕獲を生じる特別な挙動を示して,二十面体より7.38eV高エネルギーであった。これは,309原子以上では観測されなかった。55,147と309原子クラスタの熱容量から,溶融ピーク前に,固体-固体転移に関係したピークが出現した。13,55と147原子立方八面体を比較し,二十面体構造に対する不安定性を強調した。この不安定性は147原子クラスタで明瞭に生じて,遷移状態における急激な転移を伴った。これは,cEAMポテンシャル計算から二十面体-立方八面体協奏転移であった。24,38と302原子の初期fcc構造クラスタを調べた。いずれも,安定構造へと緩和した。38原子クラスタは,長寿命の6種類の準安定状態を経る近似ガラス緩和を示した。この挙動は,147原子クラスタと同様に,固体帯域の下半分中でエルゴート性を達成する困難性がポテンシャルエネルギー分布の特定の特性に関係し,系に大きなサイズは必要が無いことを示した。cEAM鉄系と,LJ系およびDFT計算結果との比較を行った。上記クラスタの結果を他論文と組合せて,凝集エネルギーEcおよび溶融温度Tmをクラスタ原子数Natでプロットした。Nat>150では,融点に対するNat-1/3の線形依存性(Pawlow則)が観測された。Nat<150では,曲線はPawlow則から大きく外れてV字型となり,Nat55から13原子では,Tmは線形増大した。38原子クラスタは全体曲線より異常に低かった。(翻訳著者抄録)

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原子・分子のクラスタ , 分子の電子構造 , 計算機シミュレーション , 熱化学

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