Fe-Co合金纳米粒子的结构稳定性研究

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第一章绪论-1

1.1 Fe 和 Co 纳米粒子的制备及属性1

1.2 Fe-Co 合金纳米粒子的制备及属性3

第二章计算模拟方法5

2.1 蒙特卡洛方法简介5

2.2 正则系综的蒙特卡洛方法编程5

第三章 Fe-Co 合金纳米粒子的结构稳定性研究-6

3.1 建立模型-6

3.2 程序运行代码-8

3.3 数据处理-9

3.4 结果与讨论-12

第四章总结与展望-13
第一章绪论1.1 Fe和 Co纳米粒子的制备及属性纳米尺度上科学和技术问题的是由诺贝尔奖获得者，美国著名物理学家理查德·费恩曼最早提出的[1]，他指出，我们可以用新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定其性质。纳米科技的高速发展是在80 年代末、90 年代初。80 年代初发明了纳米科技研究非常重要的仪器——扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)，纳米科技正式起步，它们揭示了一个可见的原子、分子世界，它们对纳米科技的发展起到了积极的促进作用[2]。标志着纳米科学技术的正式诞生的第一届国际纳米科学技术会议于1990 年 7月在美国巴尔的摩举办。纳米技术后来成为研究热点，出现了很多的成果，如：1991 年发现的纳米管，它的质量是相同体积钢的六分之一，但强度却是以往普通钢的10 倍[3]；美国斯坦福大学在 1989年用纳米技术“写”下“Stanford University”(斯坦福大学英文名字);美国国际商用机器公司于1990 年在镍表面用氙原子排出“ＩＢＭ”三个字母(国际商用机器公司简称），中国科学院北京真空物理实验室于 1993年运用纳米技术和超真空扫描隧道显微镜操纵硅原子成功写出了“中国”二字，意着中国开始进入国际纳米科技领域[4]；直到 1999 年，纳米技术才开始逐步走向市场，全年纳米产品的营业额达到500 亿美元等等[5]。随着科学技术的发展，纳米科技受到人们的越来越多关注。
2003 年，世界上第一条纳米芯生产线在美国硅谷落成，并且康柏、蕙普、英特尔等4 家公司在美国政府支持下正式成立了有关纳米科技的研究中心。纳米技术在商业上已经被应用，如用纳米技术来制备陶瓷、纳米结构合金、金属、塑料和电子元件等材料。欧洲在“尤里卡计划”中就包含了纳米技术研究，现在又将它纳入欧盟 2002——2006 的科研框架计划。日本政府的国家科技发展战略重点领域中也加入了纳米技术，制定了宏伟的“纳米技术发展计划”并加大资金投入。中国在上世纪80年代，就将纳米材料科学列入国家“863计划”和国家自然基金项目，并且投资了上亿元用于有关纳米材料和技术的研究项目[6]。纳米科技的应用非常广泛。源]自{751^`论\文}网·www.751com.cn/ 如海龟，蝴蝶，鸽子，蜜蜂等用自身的纳米磁性粒子导航而不迷失方向；用纳米粒子制作的磁记录材料不仅记录密度高，而且图像、音质和 SNR比普通的同类磁记录仪更好；纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性；纳米二氧化锆、氧化镍、二氧化钛等陶瓷制作温度传感器、红外线检测仪和汽车尾气检测仪[7]，检测灵敏度比普通的同类陶瓷传感器高得多；纳米半导体材料中有许多优异的性能，如纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值，这些特性在大规模集成电路器件、光电器件等领域发挥重要的作用[8]；由于纳米粒子尺寸小、表面的体积分数较大、表面的化学键状态和电子态与颗粒内部不同、表面原子配位不全，导致表面的活性位置增加，使得纳米粒子成为一种极好的催化剂；由于纳米粒子足够小，把各种有治疗作用的纳米粒子注入到人体各个部位，便可以检查病变和进行治疗，其作用要比传统的打针、吃药的效果好。纳米粒子以其独特的特性，在各个方面都有应用，充分体现了纳米技术的价值和广阔明亮的前景本文这里主要介绍纳米粒子的性质和制备。纳米粒子是指直径在1nm—100nm 之间的粒子。1 纳米，相当于 10个氢原子首尾相接排在一起的长度，属于胶体粒子大小的范畴。纳米粒子是由数目不多的原子或分子组成的集团，处于微观体系和宏观体系之间，是原子簇和宏观物体之间的过度区，因此它们既不是宏观系统也不是微观系统，这样的系统是一种典型的介观系统[9]。纳米粒子的结构与宏观物体的结构有较大的区别，组成纳米粒子的粒子数量不同，它的晶体结构不同，而且同种化合物的晶体结构也可能不一样。金属纳米粒子的结构是随时间而变化的。电子云粒子计定向表面的电子结构。具有特殊表面结构的纳米颗粒，如吸附层、氧化物层、非晶层、组织变质层、残余应力层和类似的表面，且表面面积较大，且无定形表面原子既不长也不短序列（或无序结构）。