ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Известно, что работоспособность микроэлектронных устройств на основе наноструктур серебра зависит от их теплофизических свойств. Поэтому актуально исследование теплофизических свойств наноструктур серебра в зависимости от их размеров и структуры. В данной работе изучена термическая стабильность сферических наночастиц серебра с помощью компьютерного моделирования методом молекулярной динамики. В ходе работы были получены температурные зависимости потенциальной части внутренней энергии наночастиц серебра при изменении размера наночастицы для различных потенциалов, отвечающих методу «погруженного атома». Используя численные методы обработки данных, включая метод локальных регрессий LOESS и нахождение первой производной температурной зависимости потенциальной части внутренней энергии наночастицы, определены значения температур начала и завершения плавления. Также построены и проанализированы размерные зависимости температуры плавления, удельной теплоты плавления наночастицы серебра для различных потенциалов «погруженного атома». Определены потенциалы «погруженного атома», которые обеспечивают лучшее согласие с табличными значениями макроскопических температуры плавления и удельной теплоты плавления. Кроме того, построена и проанализирована функция радиального распределения для наночастицы серебра при различных температурах и для разных размеров наночастицы.

1. Silver nanoparticles: properties, synthesis, characterization, applications and future trends / S.T. Galatage, A.S. Hebalkar, S.V. Dhobale, O.R. Mali, P.S. Kumbhar, S.V. Nikade, S.G. Killedar // Silver micro-nanoparticles – properties, synthesis, characterization, and applications / ed. by S. Kumar, P. Kumar, C.S. Pathak. – London: IntechOpen, 2021. – Ch. 4. – P. 1–19. – DOI: 10.5772/intechopen.99173.
2. Tran Q.H., Nguyen V.Q., Le A. Silver nanoparticles: synthesis, properties, toxicology, applications and perspectives // Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechno­logy. – 2018. – Vol. 4 (3). – P. 1–20. – DOI: 10.1088/2043-6262/4/3/033001.
3. Подрыга В.О. Моделирование процесса установления термодинамического равновесия нагретого металла // Математическое моделирование. – 2011. – Т. 23, № 9. – С. 105–119.
4. Chistyakova N.V., Tran T.M.H. A study of the applicability of different types of interato­mic potentials to compute elastic properties of metals with molecular dynamics methods // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1772: Prospects of Fundamental Sciences Development (PFSD-2016): XIII International Conference of Students and Young Scientists, 26–29 April 2016, Tomsk, Russia: proceedings. – P. 060019-1–060019-7. – DOI: 10.1063/ 1.4964599.
5. Daw M.S., Foiles S.M., Baskes M.I. The embedded-atom method: a review of theory and applications // Materials Science Reports. – 1993. – Vol. 9 (7–8). – P. 251–310. – DOI: 10.1016/0920-2307(93)90001-U.
6. Highly optimized embedded-atom-method potentials for fourteen fcc metals / H. Sheng, M.J. Kramer, A. Cadien, T. Fujita, M.W. Chen // Physical Review B. – 2011. – Vol. 83 (13). – P. 134118-1–134118-20. – DOI: 10.1103/PhysRevB.83.134118.
7. Williams P.L., Mishin Y., Hamilton J.C. An embedded-atom potential for the Cu–Ag system // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. – 2006. – Vol. 14 (5). – P. 817–833. – DOI: 10.1088/0965-0393/14/5/002.
8. Zhou X.W., Johnson R.A., Wadley H.N.G. Misfit-energy-increasing dislocations in vapor-deposited CoFe/NiFe multilayers // Physical Review B. – 2004. – Vol. 69 (14). – P. 144113-1–144113-10. – DOI: 10.1103/PhysRevB.69.144113.
9. OriginLab Corporation: website. – URL: https://www.originlab.com/doc/origin-help/smoothing (accessed: 08.09.2023).
10. Thomson W. LX. On the equilibrium of a vapour at a curved surface of liquid // Philosophical Magazine. Series 4. – 1871. – Vol. 42 (282). – P. 448–452. – DOI: 10.1080/ 14786447108640606.
11. Енохович А.С. Справочник по физике. – М.: Просвещение, 1978. – 415 с.
12. Расчет размерных зависимостей теплоты плавления наночастиц металлов / Н.Ю. Сдоб­няков, П.В. Комаров, А.Ю. Колосов, Н.В. Новожилов, Д.Н. Соколов, Д.А. Кульпин // Конденсированные среды и межфазные границы. – 2013. – Т. 15, № 3. – С. 337–344.
13. Соколов Д.Н., Сдобняков Н.Ю., Комаров П.В. Расчет размерных зависимостей теплоты плавления наночастиц металлов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2011. – Вып. 3. – С. 229–238.
14. О размерной зависимости теплоты плавления металлических нанокластеров / В.М. Самсонов, Н.Ю. Сдобняков, С.А. Васильев, Д.Н. Соколов // Известия РАН. Серия физическая. – 2016. – Т. 80, № 5. – С. 547–550. – DOI: 10.7868/S0367676516050161.
15. Молекулярно-динамическое исследование размерной зависимости теплоты плавления металлических нанокластеров / В.М. Самсонов, С.А. Васильев, А.Г. Бембель, Т.Е. Самсонов, В.Л. Скопич // Физика твердого тела. – 2014. – Т. 56, вып. 12. – С. 2289–2292.
16. Расчет размерных зависимостей теплот плавления и кристаллизации наночастиц металлов / Н.Ю. Сдобняков, Д.Н. Соколов, В.С. Мясниченко, А.Н. Базулев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2014. – Вып. 6. – С. 342–348.
17. Melting behavior of Ag nanoparticles and their clusters / D. Feng, Y. Feng, S. Yuan, X. Zhang, G. Wang // Applied Thermal Engineering. – 2017. – Vol. 111 (7). – P. 1457–1463. – DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2016.05.087.