اثر اندازه و شکل برروی انرژی پیوستگی سطحی نانو ذرات آلومینیم به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی

در تحقیق حاضر، انرژی پیوستگی سطحی نانو ذرات آلومینیم (5-1 نانومتر) در اشکال مکعبی و اکتاهدرون ناقص به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور شبیه سازی نانو ذرات آلومینیوم در ابتدا از پتانسیل ساده ی لنارد-جونز و سپس برای بررسی های دقیق تر از پتانسیل چسبان استفاده شد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی به طرز جالبی یکی از معروفترین و دقیق ترین مدلهای ریاضی موجود در زمینه انرژی پیوستگی نانو ذرات یعنی مدل انرژی پیوندی را تایید کرد. اما، نتایج بدست آمده از شبیه سازی نانو ذرات آلومینیم در این دو شکل(مکعبی و اکتاهدرون ناقص) نشان دادند که این مدل در تمامی ابعاد نانو متری صادق نیست و برای آن محدودیتی وجود دارد. این محدودیت ابعادی منجر به پیدایش یک اندازه بحرانی برای نانو ذرات آلومینیم به شکل مکعب و اکتاهدرون ناقص به ترتیب در حدود 1.630 و 1.620 نانو متر شد. بر اساس این اندازه های بحرانی نانو ذرات کوچکتر از این اندازه ها تنها دارای ناحیه سطحی هستند و دیگر ناحیه ی داخلی یا ناحیه ی توده ای در آنها وجود ندارد. در این تحقیق بر اساس این اندازه بحرانی و با در نظر گرفتن این امر که اتم های تشکیل دهنده نانو ذرات کوچکتر از این اندازه ی بحرانی تنها در حالت سطحی هستند به این نانو ذرات کوچکتر از اندازه بحرانی نانو مواد سطحی اطلاق شد. برای بررسی های بیشتر نتایج بدست آمده از شبیه سازی با نتایج بدست آمده از مدل توسعه یافته ترمودینامیکی مقایسه شد و اندازه های بحرانی بدست آمده از مدل نیز همخوانی مناسبی با اندازه های بحرانی بدست آمده از شبیه سازی داشت.