Structure and size-dependent vibrational and thermal properties of Ni clusters: A systematic ab initio approach

Dublin Core

Título

Structure and size-dependent vibrational and thermal properties of Ni clusters: A systematic ab initio approach

Tema

CALCULOS AB INITIO
METALES DE TRANSICION
FONONES
TERMODINAMICA
PROPIEDADES TERMODINAMICAS
BIBLIOGRAFIA NACIONAL QUIMICA
2023

Abstract

There is scarce information on the vibrational and thermal properties of small Ni clusters. Here, the outcomes of ab initio spin-polarized density functional theory calculations on the size and geometry effects upon the vibrational and thermal properties of Nin (n = 13 and 55) clusters, are discussed. For theses clusters a comparison is presented between the closed shell symmetric octahedral (Oh) and the icosahedral (Ih) geometries. The results indicate that the Ih isomers are lower in energy. Besides, ab initio molecular dynamics runs at T = 300K show that Ni13 and Ni55 clusters transform from their initial Oh geometries towards the corresponding Ih ones. For Ni13, we also consider the lowest energy less symmetric layered 1-3-6-3 structure, and the cuboid, recently observed experimentally for Pt13, which is competitive in energy but is unstable, as phonon analysis reveals. We calculate their vibrational density of states (νDOS) and heat capacity, and compare with the Ni FCC bulk counterpart. The characteristic features of the νDOS curves of these clusters are interpreted in terms of the clusters’ sizes, the interatomic distance contractions, the bond order values as well as the internal pressure and strains of the clusters. We find that the softest possible frequency of the clusters is size and structure-dependent, being the smallest for the Oh ones. We identify mostly shear, tangential type displacements involving mainly surface atoms for the lowest frequency of the spectra of both Ih and Oh isomers. For the maximum frequencies of these clusters the central atom shows anti-phase movements against groups of nearest neighbor atoms. An excess of heat capacity at low temperatures with respect to the bulk is found, while at high temperatures a constant limiting value, close but lower to the Dulong and Petit value, is determined.

Autor

Maldonado, A.S.
Faccio, R.
Ramos, S.B.

Editor

Elsevier

Fecha

2023

Derechos

Información sobre Derechos de Autor

(Por favor lea este aviso antes de abrir los documentos u objetos)

La legislación uruguaya protege el derecho de autor sobre toda creación literaria, científica o artística, tanto en lo que tiene que ver con sus derechos morales, como en lo referente a los derechos patrimoniales con sujeción a lo establecido por el derecho común y las siguientes leyes (LEY 9.739 DE 17 DE DICIEMBRE DE 1937 SOBRE PROPIEDAD LITERARIA Y ARTISTICA CON LAS MODIFICACIONES INTRODUCIDAS POR LA LEY DE DERECHO DE AUTOR Y DERECHOS CONEXOS No. 17.616 DE 10 DE ENERO DE 2003, LEY 17.805 DE 26 DE AGOSTO DE 2004, LEY 18.046 DE 24 DE OCTUBRE DE 2006 LEY 18.046 DE 24 DE OCTUBRE DE 2006)

ADVERTENCIA - La consulta de este documento queda condicionada a la aceptación de las siguientes condiciones de uso: Este documento es únicamente para usos privados enmarcados en actividades de investigación y docencia. No se autoriza su reproducción con fines de lucro. Esta reserva de derechos afecta tanto los datos del documento como a sus contenidos. En la utilización o cita de partes debe indicarse el nombre de la persona autora.

Formato

PDF

Extent

10 p.

Idioma

Inglés

Tipo

Artículo

Identificador

https://doi.org/10.1016/j.jmgm.2023.108445

Document Item Type Metadata

Original Format

PDF
Fecha de agregación
August 16, 2023
Colección
Bibliografía Nacional Química
Tipo de Elemento
Document
Citación
Maldonado, A.S., “Structure and size-dependent vibrational and thermal properties of Ni clusters: A systematic ab initio approach,” RIQUIM - Repositorio Institucional de la Facultad de Química - UdelaR, accessed April 16, 2024, https://riquim.fq.edu.uy/items/show/6673.
Archivos