分子动力学模拟电子辐照及辐照下物质结构的演化

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电子辐照效果的分析是了解在透射电镜下电子束与物质相互作用的关键。为分析电子辐照的作用原理,我们基于开源分子动力学程序,结合弹性碰撞和卢瑟福散射模型开发了电子辐照子程序,运用分子动力学方法模拟辐照下材料微结构的变化,以验证电子辐照程序的正确性和其作用效果。我们选择了金属铂作为模拟的对象是由于其高可用性、活性、可选择性和它作为催化剂在电子和能源工业上的广泛应用。我们设计了电子辐照的热效应的和局部效应的试验,分别对铂团簇和石墨烯进行辐照和升温对比模拟,在辐照和升温处理下,铂团簇的结构随尺寸的增加逐渐演化为正二十面体,截角八面体等形状。但对于石墨烯,其得到的结果却不同。为了验证实验结果,我们又进行了一系列的相关模拟,得到了铂和石墨烯的一些性质,同时也证明了电子辐照程序的正确性。  电子辐照的损害是高分辨率电镜的重要限制之一,特别是对于轻元素材料。那么了解其被破坏的阈值就显得尤为重要。我们通过电子辐照模拟计算了石墨烯在电子辐照下丢失原子的个数,通过公式的推导得到曲线,可知其发生破坏的辐照输入能量大约在80keV,这一结果与相关论文符合的非常好。
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