基于改进Basin-Hopping Monte Carlo算法的Fe_n-Pt_m(5≤n+m≤24)合金团簇结构优化

摘要

合金纳米团簇可以充分利用多种金属的协同效应来实现材料的多功能特性,因而备受关注.本文利用改进的Basin-Hopping Monte Carlo算法研究了不同尺寸和不同比例下的Fe-Pt二元合金团簇的结构稳定性.为证明初始结构相关性,引入了相似函数来分析合金团簇稳定结构与其对应的单金属团簇结构之间的相似性,并分析了Fe-Pt合金团簇在稳定结构下的元素分布.研究结果表明:对于N≤24的Fe-Pt含金团簇,其结构并没有随原子数的增长呈现出明显的形状变化.但是就原子分布而言,对于相同尺寸下不同比例的原子结构,Fe元素趋向于分布在外层,而Pt元素更趋向于分布在内层;对于相同比例不同尺寸的原子结构也得到了同样的结论,并且在Fe原子比例越大的情况下,这种趋向的分布越明显.此外,通过计算合金团簇与单一金属团簇的结构相似函数,发现N≤24的Fe-Pt合金团簇在吸收Fe单金属和Pt单金属基态结构的基础上,随着元素比例的变化,发生了不同于单金属基态结构的变化,并且不同比例结构差异较大.最后,通过计算Fe-Pt合金团簇能量的二阶有限差分值,在Fe-Pt表现出分离结构状态时找到了相对稳定度最好的稳定结构.