图形化基底表面Au纳米颗粒阵列去湿生长的分子动力学研究
发布时间：2020-07-24 08:58
【摘要】：目前,Au薄膜在固态图形化基底表面去湿生长Au纳米颗粒阵列在实验和理论方面都得到了许多有意义的研究结果。但获到颗粒尺寸均匀、颗粒间隔合适、颗粒分布有序的高质量Au纳米颗粒阵列所需的条件并没有得到很好的研究。Au薄膜在固态基底表面的去湿动力学过程是非常复杂的,Au纳米阵列的生长不仅与温度有关,还与基底的种类有关。近年来,探讨影响Au纳米颗粒阵列生长的因素是纳米材料研究领域的热点问题。本文采用分子动力学方法研究了基底和温度对Au液态薄膜在固态图形化基底表面去湿生长金属纳米阵列的影响。通过基底表面构建不同的图形阵列,探讨Au纳米薄膜在固态图形化基底表面的去湿动力学过程以及Au纳米颗粒阵列的生长与图形化基底的依赖关系。在类石墨烯基底中构造两类原子(C1和C2),并引入基底原子与Au原子之间两种不同的相互作用势。我们的模拟显示在生长纳米阵列过程中,基底参数R和D对去湿过程有显著不同的影响。当D固定时,纳米阵列的有序度先增加到最大值后减小。当R固定时,随着D增加到一个饱和值过程中,纳米阵列的有序度单调增加。有趣的是,在Au薄膜的去湿过程中出现了类似“迷宫”的结构。模拟结果还表明温度是控制纳米阵列特性的一个重要因素。合适的温度可以产生颗粒尺寸均匀和分布有序的最优化纳米颗粒阵列。此外,我们还探究了条形基底对Au纳米颗粒阵列的影响,随着L/D增大,Au纳米颗粒的数目先减少后增加。Au纳米颗粒分布在C1区域内,当L/D较大时Au纳米颗粒数目逐渐增加,同时纳米颗粒尺寸变得均匀,颗粒沿条带方向长度逐渐减小。这些结果对理解在固态图形化基底表面去湿生长高度有序的金属纳米阵列具有重要的意义,而且对于等离子体、磁记忆、DNA检测以及纳米线和纳米纤维的催化生长等方面具有重要的指导意义。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：
当５＞０（即：时，薄膜在基底表面是热力学稳定的，它在基底表面逡逑是润湿的。当私０邋（ｇ卩：冷＜／Ｆ－冷／Ｆ）时，薄膜在基底表面是热力学不定的，逡逑它在基底表面是不润湿的，趋向于去湿形成液滴（图１．１）。逡逑Ｆｉｌｍ邋Ｉ＇ｅｌｒｅｉｉｌｉｉｉｇ逡逑＇逦：邋７ｌ逡逑（ｂ）逡逑—ｍｓ—ｉ邋—ＩＭｉｉｌｌＲＲｌ邋ｒ逦ｉ邋，逦？逡逑，，；邋．逡逑图１．１邋（ａ）如果Ｓ＜０时，在基底上薄膜去湿过程中，去湿现象开始的原理图。（６）连续的薄逡逑膜去湿导致产生液滴过程的总结原理图。逡逑一般的液态薄膜破裂形成颗粒的去湿现象经过三种机制中的一种［１６＝２３］：邋（１）逡逑不均匀成核（它是由在薄膜表面或在薄膜－基底界面缺陷催化形成的），（２）均匀逡逑成核（由于热密度引起的，充当洞形成的核）（３）旋节线去湿（由增加薄膜厚度逡逑波动周期决定的）。然而，涉及薄膜在基底表面的去湿过程的步骤一般可以概括逡逑２逡逑
面基底表面去湿。例如，在Ｓｉ０２表面的Ａｖｉ薄膜涉及的能量是沙＝％ａ＝１．５４Ｊｎｒ２，逡逑＾＝／＿＝0．３０Ｊｍ＿２，；）＾＝／＆．0２＾？＝１．４８了１１＾２［２４］。预期的接触角是知－１４０°邋和我们逡逑观察实验上（图１．２）在Ｓｉ０２表面的Ａｕ液滴一样。在图１．２中显示的是交叉视逡逑３逡逑
逡逑辨的。例如，图１．３显示一系列扫描电子显微镜图像去显示４０ｎｍ厚度Ａｇ放在逡逑云母表面在各种各样的温度和时间加热去突出去湿过程的各个阶段。逡逑３００邋°Ｃ－Ｉ５邋ｍｉｎ邋５０（１邋°Ｃ邋－７５邋ｍｉｎ邋４ｍ）０Ｃ－７５ｎｉｉｎ逦５００邋°Ｃ－１１５邋ｍｉｎ逡逑＾邋－邋３，邋：１：；：－：逡逑灥佭逡逑逦逦逦２邋ｆｉｉｆｉ逡逑图１．３扫描电子显微镜图像显示热处理在云母上４０ｎｍ厚度的Ａｇ薄膜的一系列去湿过逡逑程：（0）邋３００°Ｃ，邋１５ｍｉｎ：洞形成；（Ｚ０邋３００°Ｃ，邋７５ｍｉｎ：洞以不规则形态生长；（ｃ）邋４００°Ｃ，逡逑７５ｍｉｎ：洞合并并且形成纳米线；（Ｇ0邋５００°Ｃ，逦１１５ｍｉｎ：纳米颗粒形成（ｅ）是（ＺＯ的逡逑放大；（／）是（ｅ）的洞不规则形态高亮放大。逡逑Ｂｍ邋ｕｗｍ逡逑“：v徨义希停粒樱樱妫簦希族义贤迹保村澹ǎ幔┰冢樱殄澹ǎ保埃埃┲杏闷桨逵∷ⅲШ涂淌戳戏椒ㄖ频玫牡菇鹱炙叫握罅绣义匣椎纳璧缱油枷瘢ū壤撸海玻埃埃睿恚＃ǎ冢懊恳桓隹永镉幸桓觯粒蹩帕５挠行蛘罅校义希保罚担睿碇芷诘恼教ɑ咨希玻保睿砗穸鹊谋∧ぃū壤撸海担埃斑龋＃ǎ悖┖停ǎ叮┦浅粱义咸谋∧ね枷瘢唬ǎ悖┖穸劝斓墓残伪∧け砻嬖诳颖咴档那剩遥岷驮诘沽⒍サ愕那剩遥狻ｅ义嫌捎谠哟樱晾┥⒌剑拢∧さ木植壳是飨蛴诩跎伲唬祝┰诨妆砻娉粱谋∧さ腻义辖峋Х较虻耐枷瘛＜分赋雒恳桓隹帕５模ǎ保保保┓较颉Ｔ谌攘蹋诳忧教逯猩慑义峡帕＃杂谄降幕撞帕１曜嫉姆ㄏ撸ǎ保埃埃ｅ义希靛义
本文编号：2768613
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1
【图文】：
当５＞０（即：时，薄膜在基底表面是热力学稳定的，它在基底表面逡逑是润湿的。当私０邋（ｇ卩：冷＜／Ｆ－冷／Ｆ）时，薄膜在基底表面是热力学不定的，逡逑它在基底表面是不润湿的，趋向于去湿形成液滴（图１．１）。逡逑Ｆｉｌｍ邋Ｉ＇ｅｌｒｅｉｉｌｉｉｉｇ逡逑＇逦：邋７ｌ逡逑（ｂ）逡逑—ｍｓ—ｉ邋—ＩＭｉｉｌｌＲＲｌ邋ｒ逦ｉ邋，逦？逡逑，，；邋．逡逑图１．１邋（ａ）如果Ｓ＜０时，在基底上薄膜去湿过程中，去湿现象开始的原理图。（６）连续的薄逡逑膜去湿导致产生液滴过程的总结原理图。逡逑一般的液态薄膜破裂形成颗粒的去湿现象经过三种机制中的一种［１６＝２３］：邋（１）逡逑不均匀成核（它是由在薄膜表面或在薄膜－基底界面缺陷催化形成的），（２）均匀逡逑成核（由于热密度引起的，充当洞形成的核）（３）旋节线去湿（由增加薄膜厚度逡逑波动周期决定的）。然而，涉及薄膜在基底表面的去湿过程的步骤一般可以概括逡逑２逡逑
面基底表面去湿。例如，在Ｓｉ０２表面的Ａｖｉ薄膜涉及的能量是沙＝％ａ＝１．５４Ｊｎｒ２，逡逑＾＝／＿＝0．３０Ｊｍ＿２，；）＾＝／＆．0２＾？＝１．４８了１１＾２［２４］。预期的接触角是知－１４０°邋和我们逡逑观察实验上（图１．２）在Ｓｉ０２表面的Ａｕ液滴一样。在图１．２中显示的是交叉视逡逑３逡逑
逡逑辨的。例如，图１．３显示一系列扫描电子显微镜图像去显示４０ｎｍ厚度Ａｇ放在逡逑云母表面在各种各样的温度和时间加热去突出去湿过程的各个阶段。逡逑３００邋°Ｃ－Ｉ５邋ｍｉｎ邋５０（１邋°Ｃ邋－７５邋ｍｉｎ邋４ｍ）０Ｃ－７５ｎｉｉｎ逦５００邋°Ｃ－１１５邋ｍｉｎ逡逑＾邋－邋３，邋：１：；：－：逡逑灥佭逡逑逦逦逦２邋ｆｉｉｆｉ逡逑图１．３扫描电子显微镜图像显示热处理在云母上４０ｎｍ厚度的Ａｇ薄膜的一系列去湿过逡逑程：（0）邋３００°Ｃ，邋１５ｍｉｎ：洞形成；（Ｚ０邋３００°Ｃ，邋７５ｍｉｎ：洞以不规则形态生长；（ｃ）邋４００°Ｃ，逡逑７５ｍｉｎ：洞合并并且形成纳米线；（Ｇ0邋５００°Ｃ，逦１１５ｍｉｎ：纳米颗粒形成（ｅ）是（ＺＯ的逡逑放大；（／）是（ｅ）的洞不规则形态高亮放大。逡逑Ｂｍ邋ｕｗｍ逡逑“：v徨义希停粒樱樱妫簦希族义贤迹保村澹ǎ幔┰冢樱殄澹ǎ保埃埃┲杏闷桨逵∷ⅲШ涂淌戳戏椒ㄖ频玫牡菇鹱炙叫握罅绣义匣椎纳璧缱油枷瘢ū壤撸海玻埃埃睿恚＃ǎ冢懊恳桓隹永镉幸桓觯粒蹩帕５挠行蛘罅校义希保罚担睿碇芷诘恼教ɑ咨希玻保睿砗穸鹊谋∧ぃū壤撸海担埃斑龋＃ǎ悖┖停ǎ叮┦浅粱义咸谋∧ね枷瘢唬ǎ悖┖穸劝斓墓残伪∧け砻嬖诳颖咴档那剩遥岷驮诘沽⒍サ愕那剩遥狻ｅ义嫌捎谠哟樱晾┥⒌剑拢∧さ木植壳是飨蛴诩跎伲唬祝┰诨妆砻娉粱谋∧さ腻义辖峋Х较虻耐枷瘛＜分赋雒恳桓隹帕５模ǎ保保保┓较颉Ｔ谌攘蹋诳忧教逯猩慑义峡帕＃杂谄降幕撞帕１曜嫉姆ㄏ撸ǎ保埃埃ｅ义希靛义
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