电子器件中元件的尺寸从块体减小到纳米尺度时，其熔化温度、熵和焓的急剧降低将导致设备性能降低，甚至造成设备损坏。为了更好地解释和预测纳米结构的熔化转变过程，提高纳米器件的可靠性和寿命，深入了解尺寸对熔化温度、熵和焓的影响具有重要意义。近日，我院物理学专业2021级研究生朱敏以“Influences of size, shape, and wall thickness on melting entropy and enthalpy of metallic nanostructures”为题，在Journal of Applied Physics(IF=3.2)上发表论文。该论文以吉首大学为第一单位，朱敏为论文第一作者，杨学弦副教授为通讯作者。
该研究提出了一种描述金属纳米结构的尺寸、形状和壁厚对熔点、熔化熵和熔化焓的解析新方法。基于键弛豫理论和核壳结构模型，得到了金属纳米结构不同尺寸、形状和壁厚与熔点、熵和焓的关系。随着尺寸的减小，表面原子配位数不完全导致原子结合能的降低，从而导致金属纳米结构熔点、熵和焓的降低。在相同的等效半径下，随着多面体纳米颗粒和多边形纳米线(或纳米管)的边数减少，熔化温度、熵和焓都会降低。在相同截面半径下，纳米管的熔化温度、熵和焓均小于纳米线。该方法对微扰下影响熔化热力学性质的物理根源有了更深入的理解，而且为电子纳米器件的设计和优化提供了指导。
研究工作得到了国家自然科学基金(No.11602094)、湖南省自然科学基金(No.2022JJ30470)、湖南省教育厅科研基金 (No.22B0526)和国家公派留学基金项目(No.202008430239)的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0166812
（审核责任人 伍建华）
