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小原子簇中的原子振动程度的图示。球体代表原子的运动范围，而不是原子本身–球体的大小已放大了45倍，以便于可视化。表面上的原子的运动范围比团簇中间的原子大。
使用基于游戏机的新计算机技术，物理学家能够结合分子动力学和量子力学计算来模拟纳米材料中单个原子的原子振动。
约克大学的物理学家与伯明翰大学和热那亚大学的研究人员合作，开发了研究小颗粒中原子振动的新技术，从而揭示了原子团簇结构的更精确图景，其中表面原子比内部原子振动更剧烈。
使用基于游戏机的新计算机技术，科学家能够结合分子动力学和量子力学计算来模拟金颗粒的电子显微镜。通过现实地模拟此类簇中单个原子的原子振动，可以“看到”结构表面上的外部原子比内部原子振动更多。这项研究发表在最新一期的《物理评论快报》上。
当前，电子显微镜仅允许科学家估计三维结构中原子的平均位置。这项新技术意味着，首次还可以考虑原子间运动的差异，从而可以更精确地测量小颗粒结构中原子的位置和振动。
这一新进展为小颗粒中原子振动的位置依赖性动力学研究的新领域铺平了道路，也可能有益于颗粒的催化研究。
约克大学物理系博士后研究员理查德·艾维亚德（Richard Aveyard）说：“我们的工作凸显了计算仿真在电子显微镜领域可以做出的宝贵贡献：我们可以在仿真中添加更多的细节，从实验中可以提取出更多的细节。”
约克物理系的袁媛教授补充说：“我们的工作已经可以解释现有实验数据中的数值差异。我们相信，这还将促使人们针对纳米结构上原子的动力学性质进行新的实验，使我们能够了解以前很少进行的原子团簇动力学结构研究对诸如催化相对论之类的物理性质的贡献。”
由工程与物理科学研究委员会（EPSRC）和欧洲科技合作组织（COST）资助，这项研究是与伯明翰大学和热那亚大学正在进行的有关原子团簇的三维结构研究的合作的一部分和纳米合金。
出版物：理查德·阿维亚德（Richard Aveyard）等人，“为定量HAADF STEM成像建模纳米级不均匀性”，物理。莱特牧师113，075501，2014; doi：10.1103 / PhysRevLett.113.075501
图像：约克大学
