Theoretical study of the thermal behaviour of free and alumina-supported Fe-C nanoparticles

The thermal behavior of free and alumina-supported iron-carbon nanoparticles is investigated via molecular-dynamics simulations, in which the effect of the substrate is treated with a simple Morse potential fitted to ab initio data. We observe that the presence of the substrate raises the melting temperature of medium and large Fe1-xCx nanoparticles (x=0-0.16, N=80-1000, nonmagic numbers) by 40-60 K; it also plays an important role in defining the ground state of smaller Fe nanoparticles (N=50-80). The main focus of our study is the investigation of Fe-C phase diagrams as a function of the nanoparticle size. We find that as the cluster size decreases in the 1.1-1.6-nm-diameter range, the eutectic point shifts significantly not only toward lower temperatures, as expected from the Gibbs-Thomson law, but also toward lower concentrations of C. The strong dependence of the maximum C solubility on the Fe-C cluster size may have important implications for the catalytic growth of carbon nanotubes by chemical-vapor deposition.

Awasthi, N. (författare)
Kolmogorov, A. N. (författare)
Setyawan, W. (författare)
Börjesson, A.Högskolan i Borås,Institutionen Ingenjörshögskolan(Swepub:hb)abo (författare)
Bolton, KimGothenburg University,Göteborgs universitet,Högskolan i Borås,Institutionen Ingenjörshögskolan,Institutionen för fysik (GU),Department of Physics (GU)(Swepub:gu)xbolki (författare)
Harutyunyan, A. (författare)
Curtarolo, S. (författare)
Högskolan i BoråsInstitutionen Ingenjörshögskolan (creator_code:org_t)

Ingår i:Physical Review B Condensed Matter: American Physical Society75:200163-18291095-3795
Ingår i:PHYSICAL REVIEW B: American Physical Society75:201098-0121

Av författaren/redakt...: Jiang, A.; Awasthi, N.; Kolmogorov, A. N ...; Setyawan, W.; Börjesson, A.; Bolton, Kim; visa fler...; Harutyunyan, A.; Curtarolo, S.; visa färre...

Om ämnet

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.