Atomistic modeling of friction of Cu and Au nanoparticles adsorbed on graphene

Abstract

Методом класичної молекулярної динаміки вивчено тертя Cu і Au нанокластерів, адсорбованих на графені. Міжатомна взаємодія атомів металу в НЧ описується методом зануреного атому, ковалентні зв’язки в графені представлені гармонічним потенціалом. Сили між атомами металу і вуглецю отримуються з потенціалу Леннарда-Джонса. Розглядаються нанокластери, що містять від 5000 до 30000 атомів. У моделюваннях вимірюється широкий спектр параметрів системи: повний імпульс, повна та потенційна енергії, температура, сила тертя, що діє на НЧ. Також отримано залежності середнього за часом значення сили тертя від площі контакту НЧ. Залежності сили тертя від латеральної компоненти положення центру мас для всіх мідних НЧ має пилкоподібну форму. Для золотих наночастинок спостерігаються залежності двох типів: неоднорідна і пилкоподібна. Причому піки залежностей останнього типу мають тонку структуру, тобто складаються з декількох піків, на відміну від Cu, де мають місце чітко виражені одиночні піки. Проведено аналіз вказаної поведінки з точки зору структурних особливостей нанокластерів. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/33978

We present classical molecular dynamics calculations of the behavior of copper and gold nanoparticles on a graphene sheet, sheared with constant applied force $F_{\rm a}$. The force $F_{\rm s}$ acting on the particle from the substrate depends on the material of the nanoparticles (Au or Cu), and exhibits a sawtooth dependency on time, which we attribute to local commensurability between the metal nanoparticle surface atomic positions with the graphene lattice. The time-averaged value of $F_{\rm s}$ (the friction force) acting on Au nanoparticles increases linearly with contact area, with slopes close to the experimentally observable ones. A qualitative model is proposed to explain the observed results. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/33978