1．目的及意义

金属纳米颗粒因其具有较大的比表面积，与传统的金属粉末颗粒相比，呈现出更为优异的热力学、力学和电学性能。近年来，金属纳米颗粒应用广泛，极大程度上推动了储能、催化剂、传感器、药物定点输送、太阳能电池及微型仪器等领域的发展^[1-9]。纳米金属Al已在太阳能电池、火箭推进器等领域起到重要作用，Cu、Mg、Au及其合金则在高温相变储能方面发挥极大优势^[10]。与此同时，Fe基纳米颗粒因具有优良的铁磁性和生物适应性，常应用在磁共振成像增强剂及药物定向治疗等方面^[4]。而Fe基合金如不锈钢等，作为工农业生产中应用最广泛的材料，在社会、健康、安全、成本以及环境方面起到至关重要的作用。因其特殊的合金元素比例， 316L ( 022Cr17Ni12Mo2 )不锈钢( SteelStainless, SS )，与其他比例的Fe–Ni–Cr合金相比，具有较小的层错能和较大弹性模量，极大程度上增强了其适用性。此外，316LSS能承受核辐射、强腐蚀等恶劣环境，可用作核反应堆的核心组件材料，对推动核反应领域的发展具有重大意义^[11]。

通过扫描电子衍射技术，金属纳米颗粒的熔点、表面能等特性得到深入研究，其尺寸效应的影响备受关注^[12-14]。然而，由于微观实验成本高昂、难度较大，金属纳米颗粒成形过程中的结构、性质等变化难以通过实验方法直接观测，并且每一时刻的情况难以实时跟踪。运用分子动力学模拟 (Molecular Dynamics, MD)的方法，则可连续、直观地观察金属纳米颗粒的成形过程及其结构、性质的变化。近年来，采用MD模拟金属纳米颗粒体系的方法已得到诸多研究的证实。林长鹏等^[15]采用MD模拟了纳米金属Al在粒径为0.8-3.2 nm时的熔点、密度和声子热导率的变化。Lewis等^[16]通过MD模拟发现Ag纳米团簇熔点的滞后性。AkbarzadehH等^[17]则利用MD方法研究了不同比例的二元Pd/ Pt纳米合金在惰性气体氛围中的形核、长大情况。随着微机技术的飞速发展，分子动力学模拟在推进金属纳米颗粒的研究方面起到了至关重要的作用。

近年来，运用分子动力学模拟方法，单元、二元金属纳米颗粒的相变及热物性，如形核、熔化和烧结机理的研究，已取得突破性进展，但三元纳米合金的研究仍处于摸索阶段。Bonny G^[18]等探讨适用于316LSS体系的势函数，并研究316LSS纳米体系在极端环境下的塑性。Zhang X^[19]等运用MD方法，探究Fe–Ni–Cr三元纳米合金的熔化机制和Cr偏析的现象，并揭示其尺寸效应的影响。然而，纳米颗粒的制备，如纳米颗粒在惰性气体氛围中的形核机制尚不明确。如何通过调控惰性气体氛围的参数来实现对纳米颗粒结构、尺寸及形状的控制，将对纳米颗粒的制备及应用产生重要的指导意义，从而在社会、健康、安全、成本以及环境等方面产生巨大影响。因此，本课题拟采用分子动力学模拟方法，依据惰性气体冷凝原理，探究316LSS纳米合金颗粒在惰性气体氛围中的形核、生长及相变情况，并进一步探究其尺寸效应。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.1 基本内容

(1) 文献调研，了解316LSS纳米合金颗粒的特性及其在结构材料、催化等领域的研究概况和发展趋势，熟悉多元金属纳米颗粒的形核、生长、相变及微观结构等相关基础知识，同时了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系。

(2) 学习掌握微纳米尺度下的计算模拟方法，利用MD模拟方法研究惰性气体氛围下316LSS纳米合金颗粒的气相沉积过程及机理。

(3) 研究不同尺寸的316LSS纳米合金颗粒在气相沉积过程中的形核及生长行为。

(4) 研究不同尺寸的316LSS纳米合金颗粒在气相沉积过程中的相变特性。

2.2 研究目标