تاثير اندازه نانو ذرات طلا روي ساختار، ديناميك و گذار شيشه اي در مايع لنارد-جونز دو تايي به روش شبيه سازي ديناميك مولكولي

Molecular dynamics study of the size effect of gold nanoparticles on structure, dynamics and glassy transition in Kob-Anderson binary lennard-Jones liquid

در اين مقاله تاثير اندازه نانو ذرات طلا روي ساختار، ديناميك و گذار شيشه اي مايع لنارد جونز دوتايي (KABLJ) به روش شبيه سازي ديناميك مولكولي در آنسامبل كانني مورد بررسي قرار گرفته است. حضور نانو ذره تاثير نرم كننده اي روي ساختار مايع ميگذارد و باعث كاهش ارتفاع قله ها و عمق دره ها در تابع توزيع شعاعي جفتها مي شود. ذرات اكثريت A تمايل به تشكيل لايه در اطراف نانو ذره در سيستم BLJ+GNP13 دارند و ذرات اقليت B از سطح آن دور ميشوند در حالي كه با افزايش اندازه نانو ذره، ذرات B نيز تمايل به تشكيل لايه در اطراف آن نشان ميدهند. در نتيجه در دماهاي بالا نانو ذره كوچكتر سريعتر حركت ميكند ولي در دماهاي پايين حركت آن نسبت به نانوذره بزرگتر كمتر ميشود. در هر سه سيستم سرعت حركت پخشي ذرات B بيشتر ازA است و با افزايش اندازه نانو ذره اين اثر شدت مي يابد. دماي گذار شيشه اي بدست آمده بر اساس نظريه جفت شدگي مدها (MCT) با افزايش اندازه نانو ذره كاهش نشان مي هد كه حاكي از نرم شدگي ديناميك مايع است.

In this paper we investigated the effect of increasing the size of gold nanoparticles on structure, diffusion and glassy transition in Kob-Andersen binary Lennard-Jones (KABLJ) mixture by means of constant-NVT molecular dynamics simulations. The investigation of radial distribution functions give evidence that increasing the size of nanoparticle has a softening effect on the liquid structure such that the height of the peaks and the depth of the valleys decrease. In the BLJ+GNP13 the majority A particles create a layer around the nanoparticle, and the minority B particles avoid the surface of it, while in the BLJ+GNP55 the B particles also participate in the first coordination shell around the nanoparticle. As a result of that at higher temperatures the small nanoparticle diffuses faster but at low temperatures the bigger nanoparticle moves faster. In all systems the diffusion of B particles are faster than A particles and increasing the size of nanoparticle enhances this effect. The crossover temperature described by the mode coupling theory of dynamic glass transition, decreases by increasing the size of nanoparticle which is indicative of the softening effect on liquid dynamics.