Structural and Dynamic Properties of 38-atom Ni-Pt-Cu Ternary Nanoalloys

38 Atomlu Ni-Pt-Cu Üçlü Nanoalaşımlarının Yapısal ve Dinamik Özellikleri

Abstract

In this study, global optimizations of Ni6PtnCu32-n (n=0-32) ternary nanoalloys were performed by modelling interatomic interactions with Gupta many-body potential and by Basin Hopping algorithm. Stability of nanoalloys were investigated with the excess energy analysis and bond number analysis. The global minimum structures of all compositions obtained as a result of optimization were taken as the initial configurations in Molecular Dynamics (MD) simulations. Melting temperatures of Ni6PtnCu32-n (n=0-32) ternary nanoalloys were investigated with the MD simulations in canonical ensemble conditions (NVT). Caloric curve and Lindemann index were used to determine the melting transitions. As a result of MD simulations of Ni6PtnCu32-n (n=0-32) ternary nanoalloys, it was determined that the melting temperatures fluctuate depending on the composition. Also, dynamic behaviours of the most stable composition obtained as a result of optimization in melting process investigated by different analysis method such as Bond-angle analysis (BAA) and root mean square displacement (RMSD).

Özet

Bu çalışmada, Ni6PtnCu32-n (n=0-32) üçlü nanoalaşımların global optimizasyonları atomlar arası etkileşmeler Gupta çok cisim potansiyeli ile modellenerek ve Basin-Hopping algoritması kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Nanoalaşımların kararlılığı fazlalık enerji analizi ve bağ sayısı analizi ile incelenmiştir. Optimizasyon sonucunda elde edilen tüm kompozisyonların global minimum yapıları, Moleküler Dinamik (MD) simülasyonlarında başlangıç konfigürasyonları olarak alınmıştır. Ni6PtnCu32-n (n=0-32) üçlü nanoalaşımlarının erime sıcaklıkları Kanonik topluluk (NVT) koşullarında MD simülasyonları ile incelenmiştir. Erime geçişlerini belirlemek için kalorik eğri ve Lindemann kriteri kullanılmıştır. Ni6PtnCu32-n (n=0-32) üçlü nanoalaşımların MD simülasyonları sonucunda erime sıcaklıklarının kompozisyona bağlı olarak dalgalanmalar gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca, erime sürecinde optimizasyon sonucunda elde edilen en kararlı kompozisyonların dinamik davranışları Bağ-Açı analizi (BAA) ve kare ortalama yer değiştirmelerin karekökü (RMSD) gibi farklı analiz yöntemleri ile incelenmiştir.