مقاله محاسبه انرژی سطح وابسته به اندازه نانوذرات و نانوحفرات کروی فلزی به روش دینامیک مولکولی

ویژگی‌های منحصربه‌فرد نانوساختارها عمدتاً ناشی از نسبت سطح به حجم بالای آنها است. یکی از مهم‌ترین کمیت‌ها برای بررسی ویژگی‌های سطحی مواد، انرژی سطح آنها است. از این رو، محاسبه انرژی سطح برای درک صحیح رفتار و ویژگی‌های مواد نانوساختار امری ضروری است. پژوهش حاضر به بررسی انرژی سطح وابسته به اندازه نانوذرات و نانوحفرات کریستالی فلزات آلومینیوم، نقره، مس و آهن می‌پردازد. بدین منظور برای هر فلز، نانوذرات و نانوحفرات کروی با شعاع‌های مختلف به روش دینامیک مولکولی شبیه‌سازی شده و انرژی سطح آنها به دست آمده است.
نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که برای نانوذرات و نانوحفرات با شعاع‌های به اندازه کافی کوچک در محدوده چندنانومتر، انرژی سطح به اندازه نانوساختار وابسته است. برای نانوذرات کروی، انرژی سطح با افزایش شعاع نانوذره افزایش می‌یابد، در حالی که برای نانوحفرات کروی با افزایش شعاع حفره، انرژی سطح کاهش پیدا می‌کند. همچنین، تغییرات انرژی سطح بر حسب اندازه برای نانوحفرات، شدیدتر از نانوذرات است. انرژی سطح نانوذرات و نانوحفرات با افزایش شعاع به یک مقدار حدی نزدیک می‌شود که این مقدار حدی، انرژی سطح تخت کریستالی یا انرژی سطح گیبس با جهت‌گیری کریستالی دارای بیشترین انرژی سطح است.