金纳米团簇的回火处理：捕捉结构基元间随温度变化的竞争

本文发展了一种计算方法来确定纳米团簇从0 K到熔化的全温度区间内的平衡结构。我们的方法依赖于并行回火分子动力学（PTMD）模拟，并辅以调和叠加近似（HSA）计算与全局优化搜索，从而将全局优化与HSA在描述构型空间低能部分的准确性，与PTMD对高能构型的彻底采样相结合。该组合方法被证明有助于揭示尺寸为90、147和201个原子的金纳米团簇中随温度变化的结构基元。所报道的现象尤为丰富，展现出全局能量极小与其他结构基元之间依赖于尺寸与温度的竞争。对于Au$_{90}$与Au$_{147}$，全局极小在有限温度下亦是主导结构。相反，Au$_{201}$团簇在低温（< 200 K）下经历固-固相变。结果表明，PTMD与HSA在300至400 K的中间温度区间非常吻合。对于更高温度，PTMD给出平衡状态的准确描述，而HSA在描述熔化区间时失效。另一方面，HSA在捕捉低温结构转变上更为高效。最后，我们描述了靠近熔化区难以捉摸的结构，其可呈现复杂且有缺陷的几何形态，否则难以通过实验成像表征。