Phase diagram of Ag-Au bimetallic nanoparticles is investigated through molecular dynamics simulation based on Newton`s law and Quantum Sutton-Chen (Q-SC) many-body potential. To design nano phase diagram, Ag and Au bimetallic nanoparticles were cooling by using simulated annealing on the NVT ensemble condition. We found that specific composition was different behavior like glass transition.
In order to design phase diagram of nanosized particles, It needs to be exact freezing temperature and transition region at each composition. We suggested three methods such as potential energy curve, MSD (mean square displacement), SD(structure deviation). Those methods are relative assistant with each other.
After plotting both surface freezing and fully freezing temperature of Ag-Au bimetallic nanoparticles at various compositions (0, 10, 20, … , 90, 100 at. %Au) with 270 atoms (diameter : 2nm). Then, we can notice that phase diagram of nano scale is different with bulk scale. Particularly, The formation of phase diagram is dependent on composition. So we can complete the nano phase diagram of the Ag-Au bimetallic nanoparticles.
We did analysis structure of Ag rich composition that has seen like glass transition. As a result of that, Ag rich composition forms Ag-Au Ih-package (five-fold symmetry) on the surface layer. That structure names "locally stable structure". Then, It can be expected to maintain stable structure over the general freezing temperature and effect on wide transition region.
We propose that composition is important factor in the bimetallic nanoparticles field. As of controlling composition, it is possible to determine structure and to become a stabilized phase on the proper temperature. Bimetallic nanoparticles will be more applied in various fields.
Ag-Au 이원계 나노입자의 상태도는 뉴턴법칙과 QSC포텐셜을 기반으로 한 분자동역학을 통하여 조사되어진다. 나노상태도를 설계하기 위해서, Ag-Au 이원계 나노입자를 NVT조건아래 simulated annealing을 이용함으로써 냉각을 시켰다. 그 결과 우리는 glass transition 과 같은 특별한 거동을 확인할 수 있었다.
나노입자의 상태도를 구현하기 위해서, 조성별 정확한 어는점과 상변화 영역을 구하는것이 필요하다. 따라서 우리는 potential energy curve 와 MSD, SD 의 세가지 분석법을 제안하였다.
Ag-Au 이원계 나노입자(2nm)의 full freezing과 surface freezing 온도를 조성별로 구한 후에 그래프를 구현한 결과 bulk와는 다른 새로운 모양을 갖는 상태도를 얻을 수 있었다. 우리는 Ag가 rich한 조성에서 glass transition 과 같은 특별한 거동의 원인을 분석한 결과, 표면에서 five-fold symmetry를 갖는 "locally stable structure" 의 구조의 안정한 구조가 나오는 것을 확인할 수 있었고, 이에 기인하여 넓은 상변화 영역을 가지는 것이라고 판단하였다. 이원계 나노입자에 대한 조성별 분석은 나노상태도 연구에 중요한 요소이고 이는 다양한 분야에 적용 될 것으로 보인다.
