韦国翠 田泽安2)†

1) (贵州大学大数据与信息工程学院，先进光电材料与技术研究所，贵阳 550025)

2) (湖南大学信息科学与工程学院，长沙 410082)

由于冷却技术和合金非晶形成能力的限制，实验室难以得到大块非晶，而纳米液滴的快速冷却要相对容易，因此纳米液滴的模拟研究更容易得到实验的验证.本文运用分子动力学方法，模拟不同尺寸的Cu64Zr36纳米液滴在1.0 × 1012 K/s 冷却速率下的凝固过程，并采用平均原子能量、双体分布函数、三维可视化和最大标准团簇分析等方法分析其微观结构的演化.对能量曲线和微观结构短程序特征长度的统计分析表明，所有纳米液滴的凝固过程都经历了液-液相变和液-固相变，最后形成了非晶态纳米颗粒.拓扑密堆(topologically close-packed，TCP)结构的演化过程能充分体现纳米液滴两次相变的基本特征，但二十面体不能.从TCP 团簇的角度，纳米液滴的整个凝固过程可以分为坯胎、聚集、长大和粗化4 个阶段.TCP 结构能体现出非晶纳米液滴和颗粒的基本结构特征，对于完善凝固理论具有重要意义.

1 引言

金属纳米颗粒的性质不同于同种材料的大块金属玻璃，如磁性、光学、电子、催化性能和吸收性能等方面[1-8]，因而在生物工程、电子器件、化学化工等领域具有很好的应用前景[5，9-12].研究表明，金属纳米颗粒的性质与其颗粒的形状、尺寸、结构和组成有关[13-15].由于实验很难捕捉到冷却过程中任意时刻非晶态体系的结构信息，因此鲜有快速凝固与非晶纳米颗粒微观结……