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Evidencing the relationship between isomer spectra and melting: the 20- and 55-atom silver and gold cluster cases

Authors :
Fernand Spiegelman
Mathias Rapacioli
Nathalie Tarrat
Modélisation, Agrégats, Dynamique (LCPQ) (MAD)
Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ)
Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO)
Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-17-EURE-0009,NanoX,Science et Ingénierie à l'Echelle Nano(2017)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Source :
Physical Chemistry Chemical Physics, Physical Chemistry Chemical Physics, 2019, 21 (45), pp.24857-24866. ⟨10.1039/C9CP03897C⟩, Physical Chemistry Chemical Physics, Royal Society of Chemistry, 2019, 21 (45), pp.24857-24866. ⟨10.1039/C9CP03897C⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

International audience; The present work highlights the links between melting properties and structural excitation spectra of small gold and silver clusters. The heat capacity curves are computed for Ag20, Au20, Ag55, Au55 and their ions, using a parallel-tempering molecular dynamics scheme to explore the density functional based tight binding (DFTB) potential energy surfaces and the multiple histogram method. It is found that clusters having very symmetric lowest energy structures (Au20, Ag55 and their ions) present sharp or relatively sharp solid-to-liquid transitions and large melting temperatures, important structural excitation energies and a discrete isomer spectrum. Opposite trends are observed for less ordered clusters (Ag20, Au55 and their ions). Regarding the structural evolution with temperature, very symmetric clusters exhibit minor evolution up to the starting melting temperature. The present study also highlights that, in contrast with the case of Au20, a single electron excess or deficiency is not determinant regarding the melting characteristics, even quantitatively, for clusters containing 55 atoms, for gold as for silver.

Details

Language :
English
ISSN :
14639076 and 14639084
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Chemistry Chemical Physics, Physical Chemistry Chemical Physics, 2019, 21 (45), pp.24857-24866. ⟨10.1039/C9CP03897C⟩, Physical Chemistry Chemical Physics, Royal Society of Chemistry, 2019, 21 (45), pp.24857-24866. ⟨10.1039/C9CP03897C⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....c19da8bd37c86b699b351751f86e11af