المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
{ان أولى الناس بإبراهيم للذين اتبعوه}
2024-10-31
{ما كان إبراهيم يهوديا ولا نصرانيا}
2024-10-31
أكان إبراهيم يهوديا او نصرانيا
2024-10-31
{ قل يا اهل الكتاب تعالوا الى كلمة سواء بيننا وبينكم الا نعبد الا الله}
2024-10-31
المباهلة
2024-10-31
التضاريس في الوطن العربي
2024-10-31

معركة احد
6-2-2017
محمد شريف بن محمد بديع المشهدي (...ـ حياً 1161هـ)
29-6-2016
Ciliary Processes and Zonula Filaments
3-1-2017
طرق التحسين الوراثي للموالح (الكيميرات في الموالح)
28-8-2022
نشأة المناطق العشوائية
28/10/2022
الدور المتغير للمحاسبة حول إدارة المكاسب
2023-07-13

Equilibrium Shape of Nanometric Crystals  
  
1141   11:41 صباحاً   date: 3-2-2016
Author : C. Br´ echignac P. Houdy M. Lahmani
Book or Source : Nanomaterials and Nanochemistry
Page and Part : p10


Read More
Date: 28-2-2016 1049
Date: 3-2-2016 1017
Date: 3-2-2016 1093

Equilibrium Shape of Nanometric Crystals

The Wulff theorem can be rigorously proven for a macroscopic crystal. But what happens for a nanometric crystal? From the theoretical point of view,  this problem can be handled using numerical simulation. As we have seen,  we now possess realistic interatomic potentials for most metals. Molecular dynamics can then be used to seek the shape corresponding to minimal energy for constructions of different sizes. Many calculations of this kind have been carried out over the past few years . Figure 1 shows the four main shapes that arise for fcc metals, namely, the truncated octahedron,  the cubo-octahedron, the icosahedron, and the truncated decahedron (also known as the Marks decahedron).

These calculations show that for very small sizes the icosahedron is the most stable shape. This result is easy to understand, because it is the most compact shape: it maximises the binding energy by having a shape very close to spherical and it exposes only  facets which have the lowest surface energy. However, this structure is not a crystal structure. It cannot therefore extend to macroscopic crystals. In an icosahedron, the central atoms are subject to a very high degree of compression, whilst the surface atoms are relaxed.

If an icosahedron is made to grow, the energy related to these stresses becomes too large compared with the gain in compactness and the structure tends to the normal one, i.e., fcc in this case. Figure 2 shows the stability diagrams of copper, silver, gold, nickel, palladium and platinum clusters up to 50,000 atoms .

It can be seen that, beyond a certain size, the equilibrium shape changes from an icosahedron to a truncated octahedron. The cubo-octahedron (not  shown in Fig. 2) is always less stable than the truncated octahedron for a metal with fcc structure. Note, however, that there is an intermediate structure,  the truncated decahedron, which is slightly more stable than the truncated octahedron over a certain size range. It is remarkable that the transition from the non-crystalline structure (icosahedron, truncated decahedron) to the fcc structure occurs at very different sizes depending on the metal: below 200 atoms for gold and around 30,000 atoms for copper. Note also that the calculated sizes correspond to closed shell polyhedra, i.e., with no vacancies or adatoms at the surface. These closed shells are obtained for very precise numbers of atoms called magic numbers (see Table 1.1). The magic numbers correspond to clusters with higher stability than clusters with a neighbouring number of atoms.

Fig. 1. Morphology of nanoparticles. (a) Truncated octahedron with 201 atoms.

(b) Cubo-octahedron with 147 atoms. (c) Icosahedron with 147 atoms. (d) Truncated

decahedron with 146 atoms

 

Table 1.1. Magic numbers for different clusters: icosahedron, cubo-octahedron, truncated (Marks) decahedron, and truncated octahedron (Wulff polyhedron for an fcc crystal)

Fig. 2. Stability of different structures of Cu, Ag, Au, Ni, Pd and Pt clusters as a function of the number of atoms N . Black circle: icosahedron. Black diamond: truncated decahedron. White square: truncated octahedron. Calculations made using molecular dynamics simulations with an N-body potential.

 




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .