納米材料與納米團簇演示文稿

納米材料與納米團簇演示文稿當(dāng)前第1頁\共有62頁\編于星期二\12點優(yōu)選納米材料與納米團簇當(dāng)前第2頁\共有62頁\編于星期二\12點Outline（提綱）納米材料的研究背景和意義(whyandhow？)納米團簇的研究背景和意義(whyandhow？)

我的一些工作(howandwhat？)當(dāng)前第3頁\共有62頁\編于星期二\12點納米材料的研究背景和意義當(dāng)前第4頁\共有62頁\編于星期二\12點前言

1984年，德國格萊特把6納米的金屬粉末壓制成納米塊，制出了世界上第一塊納米材料——開納米材料學(xué)之先河。

1990年7月，在美國召開了第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)會議，正式把納米材料作為材料科學(xué)的一個新分支。當(dāng)前第5頁\共有62頁\編于星期二\12點

納米材料科學(xué)是當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)的前沿和研究熱點。世界各國的高技術(shù)發(fā)展計劃中均將納米材料及其技術(shù)列入重要研究領(lǐng)域：

如美國的“高技術(shù)發(fā)展計劃” 日本的“高技術(shù)探索計劃” 歐洲的“尤里卡計劃” 我國的“863計劃”、“973計劃”等當(dāng)前第6頁\共有62頁\編于星期二\12點二.納米科技重大事件：1959年，著名物理學(xué)家理查德·費曼（RichardPhillipsFeynman）設(shè)想：有一天如果能按自己的愿望任意擺布原子的排列，人類就將成為真正意義上的“造物主”。這是關(guān)于納米技術(shù)最早的夢想。當(dāng)前第7頁\共有62頁\編于星期二\12點1982年，國際商業(yè)機器公司（IBM)蘇黎世實驗室的葛·賓尼（GerdBinnig）博士和?！ち_雷爾（HeinrichRohrer）博士共同研制成功了世界第一臺新型的表面分析儀器——掃描隧道顯微鏡（Scanningtunnelingmicroscope，簡稱STM）。當(dāng)前第8頁\共有62頁\編于星期二\12點1990年美國國際商業(yè)機器公司（IBM）的艾格勒在鎳金屬（110）表面用35個氙原子排出“IBM”字樣。1993年中國科學(xué)院北京真空物理實驗室操縱原子寫出“中國”二字。當(dāng)前第9頁\共有62頁\編于星期二\12點1991年，日本科學(xué)家飯島澄男發(fā)現(xiàn)碳納米管，它的質(zhì)量只有同體積鋼的1／6，強度卻是鋼的100倍。用碳納米管做繩索，是唯一可以從月球上掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索。當(dāng)前第10頁\共有62頁\編于星期二\12點三.神奇的納米世界

單根碳納米彈簧

靚麗的納米世界當(dāng)前第11頁\共有62頁\編于星期二\12點

酷似大力神杯的硅納米結(jié)構(gòu)

掃描隧道顯微鏡下的納米團簇當(dāng)前第12頁\共有62頁\編于星期二\12點當(dāng)前第13頁\共有62頁\編于星期二\12點48個鐵原子在銅表面排列成直徑為14.2納米的圓形量子?xùn)艡谟脪呙杷淼里@微鏡的針尖將原子一個個地排列成漢字，漢字的大小只有幾個納米當(dāng)前第14頁\共有62頁\編于星期二\12點當(dāng)前第15頁\共有62頁\編于星期二\12點1991年，IBM公司的“拼字”科研小組用STM針尖移動吸附在金屬表面的一氧化碳分子，拼成了一個大腦袋小人的形象。圖中每個白團是單個一氧化碳分子豎在鉑表面上的圖象，頂端為氧分子，各個分子的間距約0.5nm。這個"分子人"從頭到腳只有5nm高，堪稱世界上最小的人形圖案。納米神算子——

分子算盤科學(xué)家把碳60分子每十個一組放在銅的表面組成了世界上最小的算盤。與普通算盤不同的是，算珠不是用細桿穿起來，而是沿著銅表面的原子臺階排列的。

當(dāng)前第16頁\共有62頁\編于星期二\12點四.納米材料：Ⅰ、納米材料的定義：

納米材料，指的是具有納米量級（1~100nm）的晶態(tài)或非晶態(tài)超微粒構(gòu)成的固體物質(zhì)。納米材料真正納入材料科學(xué)殿堂是德國科學(xué)家Gleiter等于1984年首用惰性氣體凝聚法成功地制備了鐵納米微粒，并以它作為結(jié)構(gòu)單元制成納米塊體材料。

多孔納米線當(dāng)前第17頁\共有62頁\編于星期二\12點Ⅱ.納米材料的性能及制備方法：ⅰ.小尺寸效應(yīng)ⅱ.量子效應(yīng)ⅲ.界面效應(yīng)ⅳ.表面效應(yīng)ⅰ.物理的蒸發(fā)冷凝法ⅱ.分子束外延法ⅲ.機械球磨法ⅳ.化學(xué)的氣相沉淀法ⅴ.液相沉淀法ⅵ.溶膠-凝膠法ⅶ.水熱法當(dāng)前第18頁\共有62頁\編于星期二\12點小尺寸效應(yīng)

由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。對納米顆粒而言尺寸變小，同時其表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生一系列新奇的性質(zhì)。當(dāng)前第19頁\共有62頁\編于星期二\12點納米金屬與陶瓷金屬納米顆粒對光吸收顯著增加；熔點會顯著下降。金的熔點在一般情況下是1064℃,2nm的金顆粒熔點降為330℃。納米陶瓷只需用不高的溫度即可將其熔化并燒結(jié)成耐高溫的元件。普通陶瓷沒有足夠的韌性。而納米陶瓷甚至能夠具有超塑性質(zhì)。當(dāng)前第20頁\共有62頁\編于星期二\12點量子效應(yīng)

大塊材料的能帶可以看成是連續(xù)的，而納米材料的能帶將分裂為分立的能級。能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當(dāng)熱能、電場能、或者磁場能比平均的能級間距還小時就會呈現(xiàn)出一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子效應(yīng)。例如導(dǎo)電的金屬在納米顆粒時可以變成絕緣體；又由金屬變?yōu)榘雽?dǎo)體。當(dāng)前第21頁\共有62頁\編于星期二\12點表面效應(yīng)

納米材料表面積大大增加，表面結(jié)構(gòu)也發(fā)生很大的變化。因此，與表面狀態(tài)有關(guān)的吸附、催化以及擴散等物理化學(xué)性質(zhì)，納米材料與宏觀材料有顯著的區(qū)別。納米材料的表面積大、表面活性強，在催化領(lǐng)域中前景良好。----納米催化劑

當(dāng)前第22頁\共有62頁\編于星期二\12點納米催化劑例如粒徑為10nm時，比表面積為90m2/g；粒徑為5nm時，比表面積為180m2/g；粒徑下降到2nm時，比表面積猛增到450m2/g。如超細硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑；用超細的Fe3O4微粒做催化劑可以在低溫(270～300℃)下將CO2分解為碳和水;如在火箭發(fā)射的固體燃料推進劑中添加約1wt%的納米Al或Ni粒子，每克燃料的燃燒效能可提高一倍。

當(dāng)前第23頁\共有62頁\編于星期二\12點界面效應(yīng)

納米材料具有非常大的界面。界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出很好的韌性與一定的延展性，使材料具有新奇的界面效應(yīng)。當(dāng)前第24頁\共有62頁\編于星期二\12點納米鐵材料，可以制成高強度、高韌性的特殊鋼材，強度提高12倍，硬度提高2～3個數(shù)量級。屈服強度和抗拉強度分別超過1200MPa和1400MPa。人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構(gòu)成的。

界面效應(yīng)

當(dāng)前第25頁\共有62頁\編于星期二\12點五納米材料的應(yīng)用

由納米顆粒制成的材料與普通材料相比，在機械強度、磁、光、聲、熱等方面都有很大的不同，可制造出各種性能優(yōu)良的特殊材料。

當(dāng)前第26頁\共有62頁\編于星期二\12點1、納米材料用于紡織品，經(jīng)過獨特的工藝處理，將紫外線隔離因子引入纖維中，能起到防紫外線、阻隔電磁波，具有無毒、無刺激，不受洗滌、著色和磨損等影響的作用，可以有效保護人體皮膚不受輻射傷害。

當(dāng)前第27頁\共有62頁\編于星期二\12點2、納米生物技術(shù)的成果也會為制造人造器官和人造皮膚提供便利。如今科學(xué)家們已經(jīng)能夠利用燒傷患者未被破壞部分的皮膚細胞制成被燒傷部位的人造皮膚，并使其具有正常的代謝作用。將來納米生物技術(shù)的進一步發(fā)展還會為醫(yī)生有效治療腦血栓提供可能。納米微粒也將會在摧毀腦腫瘤方面起到重要作用。

當(dāng)前第28頁\共有62頁\編于星期二\12點3、納米技術(shù)用在醫(yī)學(xué)上，專家們把磁性納米復(fù)合高分子微粒用于細胞分離，或者把非常細小磁性納米微粒，放入一種液體中，然后讓病人喝下后，對人身體的病灶部位進行治療，并且通過操縱，可使納米微粒在人的身體病灶部位聚集進行有目標的治療，在不破壞正常細胞的情況下，可以把癌細胞等分離出來，也可以制成靶向藥物控釋納米微粒載體（俗稱“生物導(dǎo)彈”），用于治療腦栓塞等疾病，同時也可用納米技術(shù)生產(chǎn)出納米探針（微型機器人）深入體內(nèi)治療疾病或清理體內(nèi)垃圾等。

當(dāng)前第29頁\共有62頁\編于星期二\12點5、納米技術(shù)如果應(yīng)用在陶瓷上，可使陶瓷具有超塑性，大大增強了陶瓷的韌性，不怕摔，不怕碎，陶瓷堅固無比。另外，還能用納米技術(shù)識別化學(xué)和生物傳感器材料。令科學(xué)家高興的是，納米鈦與樹脂化合后生成的多種全新涂料，具有多種同類產(chǎn)品無法相比的優(yōu)越性，在海水中浸泡10年不損，并具有神奇的自我修復(fù)能力和自潔性，納米鈦還作為唯一對人植物神經(jīng)、味覺沒有任何影響的金屬，其用途廣泛。

當(dāng)前第30頁\共有62頁\編于星期二\12點

5、

用于制造微型武器。利用納米技術(shù)可以把傳感器、電動機和數(shù)字智能裝備集中在一塊芯片上，制造出幾厘米甚至更小的微型裝置。在未來戰(zhàn)場上，將出現(xiàn)能像士兵那樣執(zhí)行軍事任務(wù)的超微型智能武器裝備。據(jù)報道，美國研制的小型智能機器人，大的像鞋盒子那么大，小的如硬幣，它們會爬行、跳躍甚至可飛過雷區(qū)、穿過沙漠或海灘，為部隊或數(shù)千公里外的總部收集信息。微型機電武器還可用于敵我識別、探測核污染和化學(xué)毒劑、無人偵察機等。當(dāng)前第31頁\共有62頁\編于星期二\12點“人”！——是誰創(chuàng)造了這個字？這個字是人所創(chuàng)造，人必須全力保護這個字。這個字與古人今人同在，與天地日月共存。王中林博士簡歷

歐洲科學(xué)院院士、世界創(chuàng)新基金會院士美國佐治亞理工學(xué)院最年輕的校攝政董事教授

王中林﹐男﹐1961年出生﹐1982畢業(yè)于西北電訊工程學(xué)院(現(xiàn)名西安電子科技大學(xué))﹐并于同一年考取中美聯(lián)合招收的物理研究生(CUSPEA)。1987年獲美國亞利桑那州立大學(xué)物理學(xué)博士。從1987到1994﹐他曾在紐約州立大學(xué)石溪分校﹐英國劍橋大學(xué)開文迪許實驗室﹐美國橡樹嶺國家實驗室﹐和美國國家標準和技術(shù)定量局從事過研究工作。王博士1995年被佐治亞理工學(xué)院(GeorgiaInstituteofTechnology)聘為副教授和電子顯微鏡實驗室主任﹐于1999年提前晉升為該校終身制正教授并擔(dān)任電子顯微鏡中心主任,并于2004年晉升為佐治亞理工學(xué)院最年輕的校攝政董事教授(Regents’Professor)。當(dāng)前第32頁\共有62頁\編于星期二\12點“人”！——是誰創(chuàng)造了這個字？這個字是人所創(chuàng)造，人必須全力保護這個字。這個字與古人今人同在，與天地日月共存。

王中林博士于2000年9月創(chuàng)建了佐治亞理工學(xué)院的納米科學(xué)和技術(shù)中心并擔(dān)任該中心主任。王教授已在國際一流刊物上發(fā)表了400篇論文﹐45篇綜述和書章節(jié)文章﹐140篇會議論文﹐8項專利，4本專著和10本編輯書籍。他已被邀請做過300多次學(xué)術(shù)講演和大會特邀報告。他的學(xué)術(shù)論文已被引用6000次以上。他成功地組織和擔(dān)任過7次學(xué)術(shù)會議的主席。王教授榮獲了美國顯微鏡學(xué)會1999年巴頓獎?wù)漏o佐治亞理工學(xué)院2000年杰出研究獎﹐2001年獎金(美化學(xué)學(xué)會)﹐美國自然科學(xué)基金會CAREER基金﹐中國首批國家自然科學(xué)基金會海外優(yōu)秀青年科學(xué)家基金,中國科學(xué)院海外杰出學(xué)者基金獲得者，中國科學(xué)院海外專家顧問團成員和國家自然基金委海外評委，國家自然科學(xué)進步獎評委。他是國家納米科學(xué)中心海外主任，教育部清華大學(xué)“長江”特聘講座教授。他是科學(xué)院化學(xué)所名譽教授,中山大學(xué)名譽教授，北京大學(xué)客座教授﹐北京大學(xué)籌建工學(xué)院專家小組成員，浙江大學(xué)客座教授﹐華南理工大學(xué)客座教授，哈爾儐工業(yè)大學(xué)客座教授，廈門大學(xué)客座教授，中國科學(xué)院國際量子中心海外中心成員﹐北京科技大學(xué)客座教授，以及10多種期刊和雜志的編委和編輯。王中林博士簡歷

當(dāng)前第33頁\共有62頁\編于星期二\12點納米團簇的研究背景和意義當(dāng)前第34頁\共有62頁\編于星期二\12點當(dāng)前第35頁\共有62頁\編于星期二\12點(1).小尺寸效應(yīng)：尺寸與光波波長、德布羅意波長以及相干長度等相當(dāng)或更小時，導(dǎo)致聲、光、電磁、熱力學(xué)等物性呈現(xiàn)新的小尺寸效應(yīng)。

(2).表面效應(yīng)：d(nm)N表面(%)1030,0002044,0004022508013099(3).量子尺寸效應(yīng)：T=1K,d=14nm納米團簇的基本物理效應(yīng)當(dāng)前第36頁\共有62頁\編于星期二\12點(4).宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢壘的能力。宏觀量：微顆粒的磁化強度，量子相干器件中的磁通量，亦具有隧道效應(yīng)。Fe-Ni薄膜中疇壁運動速度在低于某一臨界溫度時基本上與溫度無關(guān)。限定了磁帶、磁盤進行信息儲存的時間極限。(5).庫侖阻塞與庫侖臺階效應(yīng)：VI當(dāng)前第37頁\共有62頁\編于星期二\12點原子團簇原子團簇：幾個，幾十個，成千上萬的原子的聚合體。0.1nm~10nm性質(zhì)既不同于單個原子、分子，也不同于固體或液體王廣厚<<團簇物理的新進展>><<物理學(xué)進展>>1994年6月，1998年3月當(dāng)前第38頁\共有62頁\編于星期二\12點團簇研究的基本問題：弄清團簇如何由原子、分子一步一步發(fā)展而成，以及隨著這種發(fā)展，團簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)如何變化。當(dāng)前第39頁\共有62頁\編于星期二\12點貴金屬納米團簇的熱力學(xué)性質(zhì)當(dāng)前第40頁\共有62頁\編于星期二\12點引言

納米團簇是指由幾個到幾百個乃至上千原子，分子，或者離子結(jié)合在一起，構(gòu)成的相對穩(wěn)定的非剛性結(jié)合體，是單個原子分子到宏觀固體之間的過渡態(tài)。納米團簇的許多性質(zhì)如熔點，凝固點，勢能基，態(tài)結(jié)構(gòu)，都隨其尺寸變化，并且由微觀向宏觀過渡。了解納米團簇?zé)崃W(xué)性質(zhì)隨尺寸的變化，對正確理解材料微觀結(jié)構(gòu)的演化過程及制備優(yōu)質(zhì)的納米材料，都有十分重要的意義。Cu500

中科院物理所當(dāng)前第41頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所引言但是，通過實驗手段來研究納米團簇，目前仍然非常困難：1、目前實驗上很難制備出穩(wěn)定的小尺寸的納米團簇。2、即使制備出來一定尺寸的納米團簇，也包含很多不同結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體。3、性質(zhì)測量和理論解釋也非常困難。因此，計算機模擬技術(shù)對團簇的研究不但是有益的補充，并且是必要的手段之一。利用經(jīng)驗勢能模型，分子動力學(xué)方法是研究納米團簇的一種非常有效的手段。當(dāng)前第42頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所引言納米團簇的相變特性同熱力學(xué)，能量，動力學(xué)的尺寸效應(yīng)等密切相關(guān)，具有豐富的物理內(nèi)涵，引起人們極大的研究興趣。已經(jīng)有幾個小組研究了貴金屬團簇的相變：1、Garcia-Rodeja等人研究了原子個數(shù)在2到23之間的金、銀、銅和鉑團簇的熔化行為，發(fā)現(xiàn)所有包含13個原子的團簇都具有高的熔點，而包含14和20個原子的團簇有預(yù)溶化現(xiàn)象。2、Cleveland等人對金團簇的研究結(jié)果表明，在溶化前，所有團簇都發(fā)生了固－固結(jié)構(gòu)相變，從低溫的基態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變到二十面體結(jié)構(gòu)。3、Baletto等人利用分子動力學(xué)技術(shù)研究了銀納米液滴的凝固過程，發(fā)現(xiàn)不科避免的會形成小的二十面體。4、Vakealahti等人利用分子動力學(xué)方法研究了包含55，147和309個原子的銅團簇，結(jié)果表明動力學(xué)共存過程（固相和液相）可以擴展到中等尺度的納米團簇。5、Baletto等人研究了含55個原子的鉑團簇，模擬結(jié)果表明其具有墑效應(yīng)和勢能井。當(dāng)前第43頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所引言雖然有如此豐富的研究成果，但相對于鈉納米團簇，貴金屬團簇仍有很多性質(zhì)噬待澄清。并且我們還沒有發(fā)現(xiàn)有那個小組系統(tǒng)的研究過尺寸介于100到1000個原子的貴金屬團簇的相變特性。正是基于上述原因，我們利用分子動力學(xué)模擬方法和原子嵌入勢能模型，詳細研究了原子個N=106、140、180、216、256、312、360、408、500、628、736和864的貴金屬金、銀、銅和鉑團簇的溶化和模擬過程分析了它們在相變前的熱力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)前第44頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬方法與勢函數(shù)我們是在分子動力學(xué)方法下，利用半經(jīng)驗的原子嵌入模型（EAM)來研究銅納米團簇的。原子嵌入模型是由Jonhson等人建立的已經(jīng)證明能夠有效處理貴金屬相變的統(tǒng)計性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)的多體勢能模型。之所以稱其為半經(jīng)驗是因為雖然它用局域電子密度理論來計算系統(tǒng)的總能量，但是泛函中的許多參數(shù)（如晶格常數(shù)，體變模量，結(jié)合能，彈性常數(shù)等）都是從實驗直接測出來的。EAM所用的方程如下：

當(dāng)前第45頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬方法和勢函數(shù)對于不同的模擬方法，選擇的勢函數(shù)有所不同，本文模擬的銅具有面心立方結(jié)構(gòu)（fcc），因此，采用Johonson針對fcc結(jié)構(gòu)的表達式：

其中當(dāng)前第46頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬過程為了保證模擬結(jié)果的客觀性，模擬前，先應(yīng)把團簇制備好：

首先，從具有fcc結(jié)構(gòu)的銅晶體中，截取出原子個數(shù)為N,半徑為R的球形團簇，其中一個原子為球心。fcc140atoms然后，對獲得的團簇進行退火，輸入到模擬程序中。當(dāng)前第47頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬過程

模擬過程中，團簇能量（或溫度）的改變是通過熱化來實現(xiàn)的。先設(shè)置一個確定的溫度，在該溫度下按麥可斯韋（Maxwell）速度分布隨幾賦給團簇中的每個原子一個初始速度，從而達到改變團簇能量（或溫度）的目的。由于麥可斯韋分布是對大量原子的一種統(tǒng)計分布，漲落不可避免，設(shè)定的初始溫度往往與團簇達到平衡后的統(tǒng)計溫度有較大差別，為了提高模擬效率，在具體模擬時，熱化次數(shù)是根據(jù)變化的總能量來確定。對于小團簇來說，大的漲落不可避免，目前我們只能通過延長模擬時間來解決這個問題。因此，每一次模擬都超過4×106個時間步長（每個時間步長為2fs）。在熔點和凝固點附近，因其不穩(wěn)定性，所需模擬時間比其他位置的模擬時間要長的多。當(dāng)前第48頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬結(jié)果與討論在研究系統(tǒng)的相變時，最常用的方法是計算其勢能函數(shù)U(T)。在發(fā)生相變時，Ｕ(T)將出現(xiàn)一個跳躍變化，對應(yīng)于熱容c(T)的一個極值：團簇的熔點和凝固點就被定義為熱容極值所對應(yīng)的溫度。作為例子，Au312,Ag312,Cu408和Pt360在熔化和冷凝過程中勢能隨溫度的變化曲線如圖１所示，躍變表明該團簇產(chǎn)生了固／液相變。從圖１還可以看出，相變是發(fā)生在一定溫度范圍內(nèi)，既當(dāng)團蔟熔化時，先從表面原子開始，逐漸向內(nèi)部過渡，最終整個團蔟變?yōu)橐簯B(tài)。反之亦然。當(dāng)前第49頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬結(jié)果與討論圖1Au312,Ag312,Cu408,和Pt360納米團簇的勢能-溫度曲線：（a）熔化過程，（b）冷凝過程Fig.1ThecurvesofpotentialenergiesvstemperatureforAu312,Ag312,Cu408,andPt360nanocluster:(a)meltingprocess,(b)freezingprocess當(dāng)前第50頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬結(jié)果與討論圖2Au312,Ag312,Cu408和Pt360納米團簇的熱容-溫度曲線：（a）熔化過程，（b）冷凝過程Fig.2ThecurvesofheatcapacitiesvstemperatureforAu312,Ag312,Cu408andPt360nanocluster:(a)meltingprocess,(b)freezingprocess當(dāng)前第51頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬結(jié)果與討論－－熔點和凝固點表1不同尺寸貴金屬納米團簇的熔點和凝固點Table1MeltingandfreezingpointsofnoblemetalnanoclustersNAuAgCuPtTm(K)Tf(K)△T(K)Tm(K)Tf(K)△T(K)Tm(K)Tf(K)△T(K)Tm(K)Tf(K)△T(K)14060956247723632917326799010691021531806545985664060139752694581130106664216638593456496113876971158117911255425668764839661621407827285412331173603127276834467163041802743591263121350360739697426816414082776166127212244840874870642687647408487757312971255425007677254270366340883819641309126841628786744427246834191684769131412734173680776740743701429508886213291283468648297834676472440986921651342129844當(dāng)前第52頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬結(jié)果與討論－－熔點和凝固點圖3不同尺寸貴金屬納米團簇熔凝點隨原子個數(shù)變化的曲線：（a）熔點，（b）凝固點Fig.3Meltingandfreezingtemperaturevssizeofnoblemetalnanoclusters:meltingtemperature,(b)freezingtemperature當(dāng)前第53頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬結(jié)果與討論－－熔點和凝固點表１是通過熱容曲線得到的銅原子納米團蔟的熔凝點，圖３是其熔凝點隨相應(yīng)團蔟原子個數(shù)的變化曲線。從表１可以看出，所有團簇的熔凝點都低于其相應(yīng)的大塊晶體的固／液相變溫度，這個結(jié)果同前人的研究一致。但也有一個小組（Shvartsburg等人）發(fā)現(xiàn)包含１０到３０個原子的錫團簇熔點高于其大塊晶體。但從圖１可以看出，貴金屬原子團簇的熔凝點隨其原子個數(shù)Ｎ的變化是多種多樣。當(dāng)前第54頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所熔點和凝固點－－金原子團簇圖4金原子納米團簇熔凝點隨原子個數(shù)的變化右圖4是金團簇熔點和凝固點隨原子個數(shù)的變化曲線，從圖中可以看出：1、對小團簇（N<180），熔凝點隨原子個數(shù)迅速增加，在180到達一個極大值，然后經(jīng)過一個小的下降；2、大于216開始，熔點電又迅速增加，直到312個原子。3、從312個原子開始，團簇熔凝點隨原子個數(shù)緩慢的線性增加。當(dāng)前第55頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所熔點和凝固點－銀原子團簇圖5銀原子團簇熔點和凝固點隨原子個數(shù)的變化右圖5是銀團簇熔凝點隨原子個數(shù)的變化，從圖中可以看出，其相對于金團簇要簡單的多：從180個原子開始，團簇熔點和凝固點分別隨原子個數(shù)線性增加；而140個原子團簇熔點高于比它大的團簇。當(dāng)前第56頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所熔點和凝固點－－銅原子團簇圖6銅原子團簇熔點和凝固點隨原子個數(shù)的變化右圖6是銅團簇熔凝點隨原子個數(shù)的變化曲線，從圖中可以看出，隨原子個書的增加，銅團的熔點和凝固點分別呈線性增加。當(dāng)前第57頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所熔點和凝固點－－鉑原子團簇圖7鉑原子團簇熔點和凝固點隨原子個數(shù)的變化右圖7是鉑原子團簇的熔凝點隨原子個數(shù)的變化曲線，從圖中可以看出，隨原子個數(shù)增加，熔點和凝固點也分別隨之增加；但可分為兩個部分：1、小于256個團簇，熔凝點隨原子個數(shù)快速線性增加；2、大于408個原子，熔凝點隨原子個數(shù)緩慢的線性增加。當(dāng)前第58頁\共有62頁\編于星期二\12點中科院物理所模擬結(jié)果與