Searching for iron nanoparticles with a general-purpose Gaussian approximation potential

纳米颗粒 密度泛函理论 材料科学 化学物理 二十面体对称 高斯分布 晶体结构 物理 统计物理学 纳米技术 结晶学 量子力学 化学
作者
Richard Jana,A. Miguel
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:107 (24) 被引量:7
标识
DOI:10.1103/physrevb.107.245421
摘要

We present a general-purpose machine learning Gaussian approximation potential (GAP) for iron that is applicable to all bulk crystal structures found experimentally under diverse thermodynamic conditions, as well as surfaces and nanoparticles (NPs). By studying its phase diagram, we show that our GAP remains stable at extreme conditions, including those found in the Earth's core. The new GAP is particularly accurate for the description of NPs. We use it to identify new low-energy NPs, whose stability is verified by performing density functional theory calculations on the GAP structures. Many of these NPs are lower in energy than those previously available in the literature up to $N_\text{atoms}=100$. We further extend the convex hull of available stable structures to $N_\text{atoms}=200$. For these NPs, we study characteristic surface atomic motifs using data clustering and low-dimensional embedding techniques. With a few exceptions, e.g., at magic numbers $N_\text{atoms}=59$, $65$, $76$ and $78$, we find that iron tends to form irregularly shaped NPs without a dominant surface character or characteristic atomic motif, and no reminiscence of crystalline features. We hypothesize that the observed disorder stems from an intricate balance and competition between the stable bulk motif formation, with bcc structure, and the stable surface motif formation, with fcc structure. We expect these results to improve our understanding of the fundamental properties and structure of low-dimensional forms of iron, and to facilitate future work in the field of iron-based catalysis.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
SHENLE完成签到,获得积分10
刚刚
小跳鹅完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
糖醋鱼应助zzzjw采纳,获得10
2秒前
zhanghan发布了新的文献求助10
2秒前
雪雾完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
李健的小迷弟应助Hongmin采纳,获得10
3秒前
5秒前
细雨清心完成签到,获得积分10
5秒前
bigalexwei完成签到,获得积分10
5秒前
直率尔容完成签到,获得积分10
6秒前
迷人的寒风完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
珍珠小奶泡完成签到,获得积分10
7秒前
pengchen完成签到,获得积分10
7秒前
diu完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
9秒前
意明完成签到,获得积分10
9秒前
aa123han发布了新的文献求助30
10秒前
我想静静完成签到,获得积分10
10秒前
天天快乐应助study采纳,获得10
10秒前
桐桐应助EASA采纳,获得10
11秒前
合适幼荷发布了新的文献求助10
12秒前
CornellRong发布了新的文献求助10
14秒前
不学无术的学术完成签到,获得积分10
14秒前
hokin33完成签到,获得积分10
14秒前
尊敬爆米花发布了新的文献求助100
15秒前
静途发布了新的文献求助10
15秒前
小楚完成签到,获得积分20
15秒前
15秒前
15秒前
he发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
idzhaohui关注了科研通微信公众号
16秒前
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6442284
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8256187
关于积分的说明 17580692
捐赠科研通 5500876
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900478
邀请新用户注册赠送积分活动 1877445
关于科研通互助平台的介绍 1717243