各向异性驱动的超快纳米团簇钻入

我们探讨了导致完整团簇夹杂物的低能和低温瞬态团簇钻入现象的发生。特别是，通过使用紧束缚多体势进行分子动力学模拟，发现了 Pt 纳米团簇以 1-5 eV/atom 的低撞击能量异常快速（弹道式）植入 Al 和 Ti 基底中。在许多其他团簇/基底组合（如 Cu/Al、Ni/Ti、Co/Ti 等）中也发现了类似行为。特别是在 Ni/Ti 组合中，撞击能量仅为 $\sim 0.5$ eV/atom 时就发生了钻入。在这种几 eV/atom 的低撞击能量机制下，我们没有观察到预期的在表面停止，而是发现团簇以近乎恒定的速度（$\propto 1$ eV/atom）穿过厚度约为 $\sim 50$ $\hbox{\AA}$ 的薄 Al 板。因此，团簇的运动远超撞击能量的预期范围，这表明团簇钻入机制不能简单地用碰撞级联效应来解释。在顺序反转的组合中（例如 Ti/Pt、Al/Pt），未发现钻入现象，团簇停留在表面（钻入的不对称性）。我们认为，当团簇/基底相互作用在原子尺度上存在尺寸失配和质量各向异性时，团簇穿透发生在几 eV/atom 的撞击能量下。