Structural evolution of a Si melt in nanoscale confined space
Structural evolution of a Si melt in nanoscale confined space
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纳米级有限空间中硅熔体的结构演化
DOI：
10.1039/c5ra06748k
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发表时间：
2015-06
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Hui Li
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
LeiNing Zhang;Hui Li
采用分子动力学模拟方法系统地研究了硅熔体在纳米尺度空间中的结构演化。在300 K下凝固的Si结构是由稳定的晶体壳和亚稳定的玻璃核组成的分层结构。由于空间限制效应，受限结构由比体Si更高配位的团簇组成。结果表明，有序壳层和无序核层的统计平均导致了熔体对分布函数曲线第二峰的分裂。此外，增加腔的大小是有害的限制熔体的层状结构的稳定性和增加冷却速率主要影响的硅原子的排列邻近的单壁碳纳米管壁。有趣的是，我们还发现圆柱形腔比方形腔更有利于诱导纳米空间中长程有序晶体的形成。
Molecular dynamics (MD) simulations are performed to systematically study the structural evolution of a Si melt confined in nanoscale space. The freezing Si structure at 300 K is stratification which is composed of a stable crystalline shell and a metastable glassy core. Due to the spatial restriction effect, the confined structure consists of higher-coordinated clusters compared to the bulk Si. It is revealed that the statistical average of the ordered shell and the disordered core gives rise to the split of the second peak of the pair distribution function curves of the Si melt. Moreover, increasing the cavity size is detrimental to the stability of the layered configuration of the confined melt and increasing the cooling rate mainly influences the arrangement of Si atoms adjacent to the SWCNT wall. Interestingly, we also find that the cylindric cavity is more beneficial than the square one in inducing the formation of long-range crystalline order in nanoscale space.
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