文档介绍：单壁碳纳米管中金纳米线结构特征的模拟研究现代物理研究所作者:勇指导教师:王月霞副教授专原子与分子物理肖业:
摘要自从年碳纳米管首次被发现以来,人们发现碳纳米管具有管状结构、小尺度、高硬度和优良的电学、力学等特性;碳纳米管还具有高的比表面积,被预言是一种良好的吸附材料。此外,人们利用其独特的胶囊状结构,在碳纳米管中填充了各种物质,以制备不同功能的杂化材料,其中就包括填充金属粒子,比如、、、等。目前实验已成功实现对金属材料的填充,理论预期金属组装进碳纳米管将有很多优异特性:延缓金属氧化;制备高效率、多功能的催化剂;获得特殊电、磁、力、热学性能的复合材料等。实际上,这种杂化材料界面间相互作用会影响其结构组态,从而反映出不同的物理性能。因此,本论文利用分子动力学模拟方法,通过对系统逐步退火,研究了金在,单壁碳纳米管诘慕峁固匦裕⑻教至似浣峁剐纬傻幕怼本工作采用嗵迨泼枋鎏家惶荚蛹涞南嗷プ饔茫狫长程势描述碳一金原子间的相互作用,拙亟束缚多体势模型描述金一金原子间的相互作用。本文首先模拟研究了在填充金原子数目相同和的条件下,其形成结构对碳管径向尺寸的依赖关系。发现金原子在碳管内形成与其体结构完全不同的螺旋状层形纳米线结构;随着管径的增大,这种层形结构的层数随之增加。研究表明其层间距与金一碳以及金一金原子间相互作用密切相关。最外层金原子与碳管壁之间的距离略大于纳米,正处于的频内迳范围,此时碳原子和金纳米线之间的相互作用力最小;内层的层间距则从纳米到纳米之间不等;金纳米线内最近邻原子间距的计算值约为纳米,和其褰峁沟牡谝唤诰嗬纳米浅=咏随后我们研究了填充金原子数目对结构的影响∈。研究表明,对于小管,如还芴畛湓邮6嗌伲鹉擅紫叩慕峁故贾瘴B旋状层形,与满填充下的结构一致;由于管的限制作用,原子数的增加仅使填充物沿轴向纵向生长。而对于稍大管,如、、,随着填充金原子数目的减少,金的最终结构则从先前的螺旋状层形结构过渡到类似其体状的峁埂为了进一步揭示这种结构过渡的发生机理,我们研究了固定金原子数诟蠊芫腟中的填充情况。发现,当管径增大时,填充金主要形成峁埂N颐墙压芫锻馔频搅宋尴薮蟮那榭觯唇鹪诘ゲ石墨层上的吸附。多次计算实例表明,填充最终结构是良好的峁埂U獗砻鳎嬖诮鹨惶技浣缑孀饔糜虢鹨唤鸺涮遄饔玫木赫庵志赫
致不同结构的形成。我们的研究结果表明,填充金属的结构特征主要取决于两个因素:管径和填充金属原子的数目。关键词:分子动力学模拟、单壁碳纳米管、金纳米线、填充、结构特征中图分类号:.Ⅱ
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....畁,%篠,琒中图分类号:.,,—琧.,猯,瑃瓼,硒·瑆甀,,—譽
摘第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯碳纳米管的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一ケ谔寄擅坠艿慕鹗敉糯靥畛洹本文的研究目的和主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。第二章计算机模拟方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯分子动力学模拟方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.狢相互作用势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一相互作用势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯瓵嗷プ饔檬啤第三章单壁碳纳米管中填充金的结构特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯模拟模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.结果与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第四章管内金纳米粒子结构形成的机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.结果与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.第五章总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..发表论文目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...
第一章绪论碳纳米管的结构年,日本镜腟博士在电弧蒸发石墨垫基制备的实验产物中首次发现了碳纳米管哟颂脊苎芯砍晌R桓鲂铝煊颉L寄擅管集管状特殊结构、小尺度、低密度、高硬度、高强度和优越的电学性质于一身,有不可估量的应用前景,有望在材料增强、