Investigații numerice fără text complet, cu molecule, ale sintezei ultra-scurte laser-ablative a metalului
Distribuția tipică a dimensiunilor nanoparticulelor de aur preparate de 300 fs PLAL (1025 nm) dintr-o țintă de aur în apă deionizată sub energia pulsului de 2 J/cm 2 .
Celula de calcul este prezentată schematic pentru cazul modelării proceselor induse de laser sub confinarea apei pe scară experimentală utilizând multiprocesarea interfeței de trecere a mesajelor (MPI).
Funcția de conductivitate a electronilor este calculată și reprezentată grafic față de valorile electronice ale temperaturii [48]. Temperatura Fermi este indicată de linia punctată verticală. Valorile caracteristice ale temperaturilor electronice pentru simulările corespunzătoare, prezentate în Figura 3, sunt indicate în ovalele roșii pentru o durată de impuls de 0,3 ps și 4,0. „F ridicat” oval indică valorile caracteristice pentru funcția de conductivitate la fluențe ridicate.
Nanoparticule, generate în mediul de apă ca rezultat al interacțiunii pulsului laser de 0,3 ps cu ținta groasă Au. Particulele colorate și reduse la dimensiunea lor corespunzătoare în nm. Mediul de apă și restul de material Au sunt șterse aici pentru analiza vizuală (a). Distribuția mărimii nanoparticulelor, expunând două fracții pe măsură ce a fost detectată în experiment. Linia punctată este doar un ghid pentru ochi (b).
Abstract
1. Introducere
2. Rezultate și discuții
2.1. Configurarea celulei de calcul
S-au luat 185.000.000 de atomi cu dimensiuni de 62 × 62 × 1250 nm 3 în direcțiile X, Y și Z, respectiv, cu grosimi de 250 nm pentru metal și 1000 nm pentru straturile de apă cu rezoluție atomică. Pentru a evita simulări inutile de MD în straturi adânci de material auriu, la o anumită adâncime (> 250 nm) de la suprafață, unde nu se poate produce o transformare de fază, am impus condițiile Nonreflective Boundary (NRB). Solicitat de fizica investigată, modelul MD-TTM a fost aplicat doar peste această limită. Condițiile NRB care se comportă dinamic vizează absorbția undei de presiune induse de laser și sunt transparente pentru fluxul de căldură. Modelul TTM obișnuit a fost rezolvat sub NRB luând în considerare dinamica temperaturii electronilor și fononului pe o scară de până la 50 benem sub suprafața iradiată. Prin analogie, limitele NRB de deasupra stratului de apă imită stratul de apă infinit de gros și plasat la o distanță de 1000 nm, deasupra căreia este luată în considerare doar acțiunea mecanică a apei. În fiecare miez de procesor special, un model MD-TTM atomistic-continuum pentru partea metalică și modelul MD obișnuit pentru partea de apă sunt rezolvate în spațiu 3D (plasă internă este prezentată pentru un miez de procesor, Figura 2).
2.2. Rezultate de simulare și discuții
Te/(ATph + BTe 2) pentru Te până la 40.000 K, atunci când o coliziune electron-electron provoacă decăderea acesteia, precum și conductivitatea plasmatică ke
Te 5/2 când Te se află în intervalul temperaturii Fermi (54.000 K pentru Au) și peste [48], așa cum se arată în Figura 4.