Các đặc trưng cấu trúc và động học của vật liệu đa tinh thể bạc (Ag)

Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng phương pháp mô phỏng động lực học phân tử để khảo sát cấu trúc của vật liệu đa tinh thể Ag dưới ảnh hưởng của nhiệt độ. Các đặc trưng cấu trúc của hệ đa tinh thể Ag bao gồm 16383 nguyên tử với thế tương tác EAM được phân tích thông qua tổng năng lượng trên mỗi nguyên tử, nhiệt dung riêng, hàm phân bố xuyên tâm, sự thay đổi của các đơn vị cấu trúc và phân bố góc.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các đặc trưng cấu trúc và động học của vật liệu đa tinh thể bạc (Ag) CÁC ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ ĐỘNG HỌC CỦA VẬT LIỆU ĐA TINH THỂ BẠC (Ag) Nguyễn Thị Huỳnh Nga 1, Mai Văn Dũng1 1. Trường Đại học Thủ Dầu Một.TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp mô phỏng động lực học phân tửđể khảo sát cấu trúc của vật liệu đa tinh thể Ag dưới ảnh hưởng của nhiệt độ. Các đặc trưngcấu trúc của hệ đa tinh thể Ag bao gồm 16383 nguyên tử với thế tương tác EAM được phân tíchthông qua tổng năng lượng trên mỗi nguyên tử, nhiệt dung riêng, hàm phân bố xuyên tâm, sựthay đổi của các đơn vị cấu trúc và phân bố góc. Các kết quả mô phỏng cho thấy nhiệt độ nóngchảy của cấu trúc đa tinh thể Ag là 1500  50 K. Động học của hệ cũng được thảo luận trongnghiên cứu này thông qua độ dịch chuyển bình phương trung bình và hệ số khuếch tán của cácnguyên tử Ag. Các kết quả nghiên cứu cung cấp những thông tin cần thiết cho các nghiên cứuthực nghiệm. Từ khoá: cấu trúc; động lực học; đặc trưng; đa tinh thể, mô phỏng.1. TỔNG QUAN Bạc (Ag) là kim loại chuyển tiếp quý có màu trắng, bóng, mềm, nhẹ, dễ uốn, có tính dẫnđiện và nhiệt cao. Ag đã được biết đến rộng rãi do có nhiều lợi ích và gần gũi với con người.Người ta sử dụng Ag dưới nhiều hình thức như đồng xu, bình, giấy bạc, chỉ khâu và chất keonhư kem dưỡng da, thuốc bôi, v.v. Các đặc tính chữa bệnh của Ag cũng được nghiên cứu tronghơn 2000 năm qua. Từ thế kỷ 19, các hợp chất gốc bạc đã được sử dụng trong ứng dụng khángkhuẩn (Hayelom Dargo Beyene và nnk, 2017; Edwards & Petersen, 1936). Bạc được sử dụngtrong việc chữa lành vết thương (G. Nam và nnk, 2016), nhiều ứng dụng y sinh (Ekaterina O.Mikhailova, 2020). Ngoài ra, Ag còn được ứng dụng nhiều trong khoa học và công nghệ (BryanCalderón-Jiménez và nnk, 2017) như: vật liệu siêu dẫn (Hui Jiang và nnk, 2020), vật liệu khángkhuẩn (Vukoman Jokanović và nnk, 2024), cảm biến và vi điện tử (ZD Lin và nnk, 2013), chấtxúc tác quang (D. M. Tobaldi, C. Piccirillo, 2014) và vật liệu từ tính (George V. Belessiotis ,Pinelopi P. Falara, 2022; 15. Asmaa. A. H. El-Bassuony và nnk, 2023). Các phương pháp đểchế tạo và nghiên cứu tính chất của Ag như phương pháp lý thuyết, phương pháp thực nghiệmhoặc phương pháp mô phỏng. Đối với các nghiên cứu thực nghiệm, hạt nano Ag đã được tổnghợp bằng phương pháp hóa học và phương pháp sinh học (Krishna Gudikandula & SingaraCharya Maringanti, 2016). Đối với các nghiên cứu lý thuyết, cụ thể như phương pháp lượng tửhóa có thể được sử dụng để nghiên cứu Ag (Bryan Calderón-Jiménez, et al, 2017), nhưngphương pháp mô phỏng được coi là phương pháp ưu việt nhất, với khả năng mô phỏng vật liệuAg ở cấp độ nguyên tử. Phương pháp động lực phân tử (MD) được sử dụng để nghiên cứu cácđặc tính cấu trúc, nhiệt động của vật liệu (Akbarzadeh và nnk, 2014; Hamed Akbarzadeh,Hamzeh Yaghoubi, 2013; Plimpton, S, 1995; R.A. Johnson, 1989). Kết quả cho thấy nhiệt độchuyển tiếp (Tm) giảm khi kích thước của vật liệu giảm (Asoro MA và nnk, 2010; Wenhua Luo,et al, 2008), sự xuất hiện của cấu trúc thập diện và cấu trúc nhị thập diện rất thú vị. Ngoài ra,mối quan hệ giữa kích thước và nhiệt độ Kauzmann (TK), cũng như mối quan hệ giữa nhiệt độ 257nóng chảy (Tm), entanpy nóng chảy (Hm) và entropy nóng chảy (Sm) (Shifang Xiao và nnk,2005; H. A. Alarifi, et al, 2013; Y. F. Zhu và nnk, 2009), có thể quan sát trực quan mô hình cấutrúc bằng phần mềm OVITO (Stukowski A, 2009). Tương tự, Kuzmin và cộng sự nghiên cứuvật liệu Ag trong khoảng nhiệt độ từ 0K đến 1300K bằng phương pháp động lực phân tử (MD)sự chuyển đổi cấu trúc bát diện sang cấu trúc đa diện (V. I. Kuzmin và nnk, 2008). Nghiên cứucủa Tian và cộng sự cho thấy số lượng nguyên tử khác nhau dẫn đến đặc điểm cấu trúc khácnhau (Tian và nnk, 2009; S. Jalili và nnk, 2012). Kết quả cũng cho thấy hạt nano Ag có xuhướng kết tinh ở nhiệt độ (Tg), Tg = 453K (Hongjun Ji và nnk, 2014) và quá trình chuyển phaxảy ra ở nhiệt độ chuyển pha (Tm), Tm = 1234K (Dung T. N và nnk, 2020; Qingshan Fu và nnk,2016; Lumsdon and Caroline, 2021; M. P. Samantaray and S.S. Sarangi, 2020). Việc giảm kíchthước của các hạt dẫn đến giảm entanpy và entropy của sự nóng chảy, dẫn đến hiệu ứng tăngkích thước (Qingshan Fu và nnk, 2016). Nghiên cứu lý thuyết cũng cho thấy năng lượng kếttinh phụ thuộc vào kích thước, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ Debye (Y. F. Zhu và nnk, 2009;Chakravarty and Charusita, 2007). Từ những vấn đề nói trên, một câu hỏi đặt ra là các yếu tốảnh hưởng đến sự thay đổi cấu trúc và đặc biệt là cấu trúc của vật liệu đa tinh thể. Bài viết nàychúng tôi sử dụng phương pháp mô phỏng động lực học phân tử để khảo sát cấu trúc của vậtliệu đa tinh thể Ag. Mô hình phân tử cỡ 1600 nguyên tử với thế tương tác EAM. Kết quả môphỏng sẽ cung cấp những thông tin cần thiết ...