钯团簇熔点实验报告.docx
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钯团簇熔点实验报告.docx
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钯团簇熔点实验报告
研究钯团簇的熔点
项目内容概要:
改变每次模拟中所处的状态,将模拟所得的各种参量如势能、热容、与质心的平均距离等作为纵坐标变量,以温度为横坐标变量作图。
当温度上升至熔点时,这些参量曲线会演化出一个弯曲或高峰,我们把它当做熔点。
与块状材料不同的是,团簇的熔化发生在一个温度区间而非某个特定的温度。
运行一系列的模拟,我们能够获得Epot=f(T),定位曲线的弯曲段,从而确定熔点。
设两个原子间最大距离(Bondlimit)为B。
如果从一个原子无法通过B跨到另一个原子,则说明产生了碎片。
随着温度升高,原子间开始相互位移,团簇的形状不再固定,可以认为团簇开始熔化。
上图为熔化前的原子团簇,可以从半轴长度定义一个团簇的形状。
用MonteCarlo方法模拟钯团簇在某一温度时所处状态的方法是:
任选一个原子,给它一个位移(无规行走),计算其转移概率之比,并考虑是否产生碎片,以进行接受和拒绝,大量行走后确定整个原子团簇的结构。
项目实施方法:
ifortMonteLab.6.f–oMonteLab.6.exe编译生成可执行文件MonteLab.6.exe。
用gedit打开参数设置文件inputCluster.txt,将Pd13_minimalenergy改成inputfile.txt,使执行文件运行时从inputfile当中读取设置参数。
其中的1050指设置的模拟温度为1050K,2000下面一行的Pd13_1050K是resultname,若不进行更改,则运行后输出的三个输出文件名分别为Conf.Pd13_1050K、Data.Pd13_1050K、s.r.Pd13_1050K。
更改完成后保存,运行可执行文件MonteLab.6.exe,
./MonteLab.6.exe 运行完成后,利用gedit打开所得的输出文件Data.Pd13_1050K,查看本次模拟的各种参量结果。 图中Averagepotentialenergy为本次模拟所得的平均势能,Heatcapacity(pot)dividedbykb(Cv/kb)为模拟所得的热容,Averagemeandistancetothecentreofmass为与质心的平均距离。 修改inputCluster.txt中温度分别为700K、800K、900K、1000K、1100K、1200K、1300K、1400K、1500K、1600K、1700K、1800K、1850K、1900K、2000K、2100K,更改相应resultname,存为700.txt、800.txt、900.txt、1000.txt、1100.txt、1200.txt、1300.txt、1400.txt、1500.txt、1600.txt、1700.txt、1800.txt、1850.txt、1900.txt、2000.txt、2100.txt。 再运行可执行文件,将引用的参数设置文件改为修改后的新txt文件名,如 ./MonteLab.6.exe<700.txt 重复上述步骤,记录下每次模拟设置的温度及其对应的结果参量,画图后观察弯曲处,得到钯团簇的熔点。 项目实施结果 700K下结果为 800K下结果为 900K下结果为 1000K下结果为 1050K下结果为 1100K下结果为 1200K下结果为 1300K下结果为 1400K下结果为 1500K下结果为 1600K下结果为 1700K下结果为 1800K下结果为 1850K下结果为 1900K下结果为 2000K下结果为 2100K下结果为 根据温度与热容作图得 根据温度与平均势能作图得 小结 通过这个实验,我学会了如何使用MonteLab来计算钯团簇在各个温度下的不同数据,以确定钯团簇的熔点。 根据温度-平均势能图,我们不难发现在800K-1000K间有一个弯曲段,同样,在温度-热容图中,800K-1000K间也有一个突然上升的阶段,因此认为钯团簇的熔点为800K-1000K。 但是在温度-热容图中,我们可以发现在1600K-1900K中存在平缓的一段,而在温度-平均势能图中并不存在。 根据网上搜索可得钯的熔点为1860K左右,因此,认为该平缓段是钯的熔融阶段。
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