Заседание семинара "Высокопроизводительные вычисления" 14.11.2019 в 11-00. "КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕГРЕГАЦИИ Pd НА ПОВЕРХНОСТИ НАНОЧАСТИЦ PdAu В РЕАКЦИОННОЙ СРЕДЕ", М.И. Маматкулов (ИК СО РАН), И.В. Юданов (ИХХТ СО РАН), К.М. Нейман (Universitat de Barcelona, Spain)

            Биметаллические наночастицы являются объектом активных научных исследований, поскольку по своим каталитическим свойствам они нередко превосходят монометаллические наносистемы. Однако структура и механизм функционирования биметаллов являются более сложными объектами исследования. В частности, структура биметаллических катализаторов может динамически меняться в реакционной среде. В недавнем экспериментальном исследовании реакции окисления СО на модельных катализаторах PdAu была обнаружена обратимая сегрегация Pd на поверхности наночастиц под воздействием адсорбата.

            Целью настоящего теоретического исследования было изучить термодинамику этого процесса. Ключевой задачей является определение наиболее стабильного распределения компонентов в наночастице. Поскольку общее число возможных комбинаций крайне велико, для отбора наиболее стабильных структур был использован недавно разработанный подход, в котором методом Монте-Карло (МК) проводится минимизация топологического энергетического выражения, предварительно параметризованного в расчетах методом функционала плотности (ФП) набора тестовых нанокластеров с заданным соотношением Pd/Au.

            На примере модельных частиц Au₁₄₅Pd₅₆ расчётами показано, что в вакууме ядро частиц является биметаллическим а поверхность покрыта золотом. Однако адсорбция СО меняет термодинамику частиц и стабилизирует Pd на поверхности в соответствии с экспериментом. Комбинированный подход МК-ФП позволяет обобщить результаты, полученные для частиц размером ~200 атомов на более крупные наночастицы (>1000 атомов), близкие по размеру к исследуемым в эксперименте.