Värähtelyentropian vaikutus kuparirypään tasapainorakenteeseen
| Contribuinte(s) |
Helsingin yliopisto, matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, fysiikan laitos Helsingfors universitet, matematisk-naturvetenskapliga fakulteten, institutionen för fysik University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physics |
|---|---|
| Data(s) |
11/04/2011
|
| Resumo |
Nanorypään ominaisuuksien ymmärtämisen ja ennustamisen kannalta on keskeistä tuntea tekijät, joiden perusteella rypään tasapainorakenne määräytyy. Nämä tekijät voidaan jakaa energeettisiin, termodynaamisiin ja kineettisiin tekijöihin. Energeettisiin tekijöihin kuuluvat rypään sidosenergia ja elektronirakenne. Termodynaamisia tekijöitä ovat rypään erilaiset entropiatermit. Kineettiset tekijät puolestaan liittyvät rypään muodostumisprosessin kulkuun. Tässä työssä tutkittiin värähtelyentropian vaikutusta vapaiden kuparinanorypäiden tasapainorakenteeseen atomistisilla simulointimenetelmillä 10 - 6525 atomin kokoluokassa 0 K - 600 K lämpötila-alueella. Tarkasteltaviksi valittiin kahdeksan ideaalista rakennetyyppiä: Mackayn ikosaedri, täydellinen oktaedri, katkaistu oktaedri, säännöllinen katkaistu oktaedri, kuboktaedri, säännöllinen dekaedri, Marksin dekaedri ja Inon dekaedri. Näiden lisäksi tarkasteltavina oli kaasukondensaatiosimulaatioilla tuotettuja rypäitä. Tarkasteltaville rypäille laskettiin ominaisvärähtelytaajuuksien tilatiheysfunktiot harmoniseen approksimaatioon perustuen. Tilatiheysfunktioiden perusteella laskettiin kullekin rypäälle Helmholtzin vapaan energian lämpötilariippuvuus, josta edelleen rypään stabiiliutta kuvaava delta-parametri. Tasapainotilassa olevan rypään potentiaalifunktion anharmonisuus huomioitiin kvasiharmonisen approksimaation avulla. Atomien välistä vuorovaikutusta kuvaamaan käytettiin EAM-potentiaalimallia kuparille. Eri rakennetyyppien välistä kilpailuasemaa verrattiin delta-parametrin avulla. Tulosten perusteella Mackayn ikosaedri on edullisin rakenne alle 2000 atomin kokoluokassa, kun lämpötila on 0 K. Atomimäärän kasvaessa katkaistu oktaedri -rakenteet ottavat edullisimman rakenteen paikan. Lämpötilan noustessa ikosaedrirakenne pysyy edullisimpana yhä suurempiin kokoluokkiin, ja 600 K lämpötilassa se on edullisin rakenne lähes 4000 atomin kokoon saakka. Kaasukondensaatiosimulaatioilla tuotettujen rypäiden delta-parametreja verrattiin ideaalisiin rakennetyyppeihin. Anharmonisten korjausten ei havaittu vaikuttavan tuloksiin tarkasteltavalla koko- ja lämpötila-alueella. |
| Identificador |
URN:NBN:fi-fe201105091518 |
| Idioma(s) |
fi |
| Publicador |
Helsingin yliopisto Helsingfors universitet University of Helsinki |
| Direitos |
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. |
| Tipo |
Pro gradu Master's thesis Pro gradu Text |
