从原子模拟的角度探讨CunAgm（m+n=309）纳米合金中的成分驱动结构转变及其热力学行为

《The Journal of Physical Chemistry A》：Composition-Driven Structural Transitions and Thermodynamic Behaviors in CunAgm (m+n = 309) Nanoalloys from the Perspective of Atomic Simulations

分子动力学模拟系统研究了Cu-Ag纳米合金（m+n=309）冷却过程中的结构演变与热力学性质，揭示了相变路径与成分的强相关性，形成能最低点位于82% Cu，熵随成分非线性变化，并确认七种结构转变途径及不同结构对原子环境和系统能量影响。

　　

采用嵌入式原子方法进行分子动力学模拟，系统研究了Cu_nAg_m（m+n = 309）纳米合金在冷却过程中的结构演变和热力学性质。通过对自由能、形状因子、配对分布函数、熵以及原子堆积结构的全面分析，建立了这些“魔数”纳米合金的详细结构相图。研究结果表明，相变路径强烈依赖于合金成分：Cu含量极低或较高的纳米颗粒在室温下主要形成核壳型二十面体结构，其中Ag原子倾向于聚集在表面；而中等Cu含量的合金则表现出缺陷堆积模式，结构无序程度较高。形成能凸包在Cu含量约为82%时出现明显最小值，表明在这种纳米尺度限制下中等成分具有最大的热力学稳定性。熵分析显示，随着Cu含量的增加熵值总体上呈下降趋势，但在相变边界处存在显著的非线性变化，这直接反映了不同结构相之间原子排列的差异。研究识别出了七种不同的结构转变路径，包括直接结晶路径以及通过中间相的两步转变过程，从而全面理解了这些纳米合金的结构多态性。此外，对Mackay结构、反Mackay结构以及手性二十面体结构的详细分析表明，外壳堆积的变化直接影响原子配位环境及系统能量。