Широкорад Д. В. Еволюція вільних металевих кластерів при бомбардуванні низькоенергетичними кластерами аргону

Розглянуто еволюції моно- та біметалевих метастабільних янусоподібних кластерів на інтервалах протягом 5, 100 і 500 пс після взаємодії з атомами Ar та кластерами Ar2 та Ar13 з енергіями до 1.4 кеВ. Кластери Cu, Cu-Au, Ni-Al та Cu-Bi мали різні енергії когезії, теплоту перемішування компонентів та розміри від 26 до 390 атомів. Моделювання виконувалося методом класичної молекулярної динаміки з використанням технологій паралельного програмування та потенціалів міжатомної взаємодії EAM та Акланда. Показано значне зростання виходів розпилення компонентів, у деяких випадках зі зміною компоненти, що переважно розпилюється, та інтенсивності переміщень атомів зі збільшенням розміру частинки аргону та енергії, що також супроводжується сильним зростанням потенціальної енергії та температури розігріву кластера. Простежено перехід від каскадно-рекойлового механізму атомних переміщень до термічного з відповідним впливом теплоти перемішування на процеси еволюції біметалевих кластерів, а саме, температуру, взаємне перемішування та кінцеві значення виходів розпилення компонентів. Отримано значний синергетичний ефект зростання розпилення кластерів при бомбардуванні кластерами Ar2 та Ar13 порівняно з атомами Ar. Встановлено формування оболонкових наноструктур з підвищеною кількістю атомів Cu у ядрах і атомів Bi у замкненій оболонці, а також в меншій мірі, зі збільшеною кількістю атомів Au у зовнішньому шарі, відповідно, в кластерах Cu-Bi та Cu-Au під дією кластерів Ar13. У випадку Ar1 при відносно низькій температурі і незначному розпиленні спостерігається незавершеність атомної оболонки у кластері Cu-Bi та значна неоднорідність перемішування компонентів у кластері Cu-Au.