Dependence of Adhesion and Reflection on Orientation in Nanocluster Deposition

Abstract:

We consider the deposition of icosahedral clusters on a weakly adhesive substrate using molecular dynamics. We identify three characteristic orientations that lead to distinct collision behavior: vertexfirst, edgefirst and facetfirst. At low velocities, the collision depends strongly on cluster orientation with vertexfirst collisions leading to reflections and edgefirst collisions leading to adhesion. At high velocities, the collisions depend only weakly on orientation with the majority of collisions leading to reflection.

• Periodical: Advances in Science and Technology (Volume 51)
• Pages: 127-133
• DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.51.127
• Online since: October 2006
• Authors: Shaun C. Hendy, Aruna Awasthi
• Keywords: Coefficient of Restitution, Molecular Dynamic (MD), Nanocluster Deposition

References

[1] K. L. Johnson: Contact Mechanics (Cambridge University Press, Cambridge, 1987).

[2] N. V. Brilliantov and T. Poschel: in The Physics of Granular Media, Ed. H. Hinrichsin and D.  Wolf, p.189­209 (Wiley­VCH, Berlin, 2004).

[3] I. M. Hutchings: J. Phys. D Vol. 10, (1977), p.151.

[4] L. Labous, A. D. Rosato and R. N. Dave: Phys. Rev. E Vol. 56, (1997), p.5717­5725.

[5] C. Y. Wu, L. Y. Li and C. Thornton: Int. J. Impact Eng. Vol. 28, (2003), p.929­946.

[6] W. Harbich: in Metal Clusters at Surfaces, Ed. H. H. Meiwes­Broer, p.108­150 (Springer,  Berlin, 2000).

[7] H. Hsieh, R. S. Averback, H. Sellers and C. P. Flynn: Phys. Rev. B Vol. 45, (1992) p.4417.

[8] Y. Yamamura and T. Muramoto: Radiat. Eff. Vol. 130­131, (1994), p.225­233.

[9] D. J. Kenny, R. E. Palmer, C. F. Sanz­Navarro and R. Smith, J. Phys.: Condens. Matter Vol. 14,  (2002) p.185­191.

[10] M. Châtelet, A. De Martino, J. Pettersson, F. Pradère and H. Vach: Chem. Phys. Lett. Vol. 196,  (1992) p.563.

DOI: 10.1016/0009-2614(92)85994-l

[11] J. B. C. Pettersson and N. Marković: Chem. Phys. Lett. Vol. 201, (1993) p.421.

[12] H. P. Cheng and U. Landman: J. Phys. Chem. Vol. 98, (1994) p.3527.

[13] J. G. Partridge, S. A. Brown, A. D. F. Dunbar, M. Kaufmann, S. Scott, M. Schulze, R. Reichel,  C. Seigert and R. Blaikie: Nanotechnology Vol. 15, (2004) p.1382.

DOI: 10.1088/0957-4484/15/9/045

[14] H. Haberland (Ed. ): Clusters of Atoms and Molecules: Theory, Experiment and Clusters of  Atoms, (Springer, Berlin, 1993).

[15] K. H. Meiwes­Broer (Ed. ): Metal Clusters at Surfaces (Springer, Berlin, 2000).

[16] B. Kaiser, B. Stegemann, H. Kaukel and K. Rademann: Surf. Sci. Lett. Vol. 496, (2002) p. L18.

[17] A. R. Howells, L. Hung, G. S. Chottinger and D. A. Scherson: Solid State Ionics Vol. 150,  (2002) p.53.

[18] G. M. Francis, L. Kuipers, J. R. A. Cleaver and R. E. Palmer: J. Appl. Phys. Vol. 79, (1996) p.2942.

[19] C. Brechignac, Ph. Cahuzac, F. Carlier, C. Colliex, J. Leroux, A. Masson, B. Yoon and U.  Landman: Phys. Rev. Lett. 88, (2002) 196103.

DOI: 10.1103/physrevlett.88.196103

[20] F. Favier, E. C. Walter, M. P. Zach, T. Benter, and R. M. Penner: Science Vol. 293, (2001) p.2227.

[21] A. Awasthi, S. C. Hendy, P. Zoontjens and S. A. Brown: in preparation (2006).

[22] J. L. Barrat and L. Bocquet: Phys. Rev. Lett. Vol. 83, (1999) p.23.

[23] G. S. Grest and K. Kremer: Phys. Rev. A Vol. 33, (1986) p.3628.

[24] J. M. Pomeroy, J. Jacobsen, C. C. Hill, B. H. Cooper, and J. P. Sethnal: Phys. Rev. B Vol 66,  (2002) 235412.