Effect of shape anisotropy on the precipitation of dimeric nanoparticles

成核 过饱和度 化学物理 降水 各向异性 纳米颗粒 材料科学 二聚体 经典成核理论 蒙特卡罗方法 结晶学 纳米技术 化学 热力学 物理 光学 统计 数学 有机化学 气象学
作者
Mohammed Moinuddin,Kaustubh Rane
出处
期刊:Soft Matter [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:19 (44): 8604-8616
标识
DOI:10.1039/d3sm00827d
摘要

We use grand canonical transition matrix Monte Carlo simulations to study the precipitation of dimeric nanoparticles. The dimers are composed of two particles having different chemical features and separated by a fixed distance. The non-attractive and attractive parts of the dimer are modeled using hard-sphere and square-well potentials, respectively. The shape anisotropy is altered by changing the relative sizes of the two particles. We observe that the stability of the nanosuspension increases with the increase in the size of the non-attractive part of the dimer. The precipitates of dimers having larger non-attractive parts have lower packing densities, contain large cavities, and show evidence of self-assembly in the bulk and on the surface. We also use the results from our simulations and the classical nucleation theory to study the kinetics of precipitation. At a given temperature and relative supersaturation, the rate of homogeneous nucleation increases with the increase in the size of the non-attractive parts. Finally, we use an example to show how our results can guide the design of nanosuspensions containing chemically anisotropic dimers that are stable under particular conditions.
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