Сотрудниками лаборатории физики поверхностных явлений Института физики прочности и материаловедения СО РАН с использованием потенциалов межатомных взаимодействий, полученных в рамках метода погружённого атома, изучена структура и колебания свободных кластеров Nin(n≤20).

Рассчитаны энергия связи, равновесная геометрия и частоты колебаний рассмотренных кластеров. Обнаружена немонотонная зависимость минимальной частоты колебаний кластеров от их размеров и наличие взаимосвязи экстремальных значений минимальной частоты с «магическими» числами атомов в кластере c n = 4, 6, 13, 19. Данные кластеры имеют правильные геометрические структуры: тетраэдр (n = 4), октаэдр (n = 6), икосаэдр (n =13) и двойной икосаэдр (n = 19).

Для них также характерны экстремальные значения параметра стабильности Δ2E(n), энергии диссоциации ΔE(n) и минимальной частоты колебаний. Определяющим фактором высокой стабильности данных структур является симметрия связи, т.е. наличие максимального числа ближайших соседей и одинакового расстояния между ближайшими атомами.

Полученная информация может быть полезной при создании оптимальных катализаторов и материалов с контролируемыми и управляемыми свойствами, а также в качестве химически инертных «строительных» блоков для синтеза совершенно уникальных материалов с заданными свойствами.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН (проекта FWRW-2022-0001). Результаты опубликованы в журнале Physical Mesomechanics.

Источник: ИФПМ СО РАН.