单壁碳纳米管中金纳米线结构特征的模拟分析

《单壁碳纳米管中金纳米线结构特征的模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．IAbstract⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．III第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1碳纳米管的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一11-2单壁碳纳米管的金属团簇填充⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31．3本文的研究目的和主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5第二章计算机模拟方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．1分子动力学

2、模拟方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．1．1分子运动方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。72．1．2数值积分方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82．1．3边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．1．4时间步长及近邻原子表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1l2．1．5正则系综的分子动力学模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．2原子间相互作用势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．2．1C—C相互作用势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一132．2．2CoAu

3、相互作用势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142．2．3AIu．Au相互作用势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．15第三章单壁碳纳米管中填充金的结构特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．183．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯183．2模拟模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．183．3结果与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯193．4结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27第四章管内金纳米粒子结构形成的机理⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．284．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．2模拟模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．284．3结果与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．294．4结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33第五章总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．34参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．35发表论文目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯．40致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4l第一章绪论1．1碳纳米管的结构1991年，日本NEC公司的Sumiolijima博士在电弧蒸发石墨垫基制备C60的实验产物中首次发现了碳纳米管[1]，从此碳管研究成为一个新领域。碳纳米管集管状特殊结构、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、药物输送、新型纳米力学和电学材料上得到广泛的应用。目前，碳纳米管已经初步在一些尖端科技上得到应用，例如用作原子力显微镜(AFM)的探针[2]，如图1．1

6、．1所示。碳纳米管可看作是石墨片层卷成的无缝中空管，其基本结构参数可通过石墨映射到圆柱的过程来进行确定。根据构成管壁的碳原子的层数不同，可将其分为单壁碳纳米管(single-walledcarbonnanotube，SWCNT)和多壁碳纳米管(multi-walledcarbonnanotube，MwcNT)。单壁碳纳米管仅仅包含一层石墨层，直径为O．4’3．Ohm，直径大于3nm时单壁碳纳米管就不稳定；而多壁碳纳米管包含两层以上石墨片层，片层间距离为O．34’0．40nm，直径不超过50nm。图1．1．1碳纳米管探针的SEM图像碳纳米管可看

7、成由石墨片沿着某一方向卷曲得到的，不同的卷曲方向、卷曲半径可以得到各种不同的碳纳米管[3]。在映射过程中保持石墨片层中的六边形第一章绪论不变，因此在映射时六边形网格和碳纳米管轴向之间可能会出现夹角(见图1．1．3)。根据碳纳米管中六边形沿轴向的不同取向可以将其分成Zigzag型、Armchair型和Chiral型。图1．1．3是三种不同类型的碳纳米管[4-8]。利用简单的几何关系，可以推导出碳纳米管的直径d(0．1nm)和螺旋角秒(见图1．1．3)的表达式为：广—：———————————=．d=0．783qnz+nm+mz惝in一1[』2、／

8、n2+坠nm+m2]Zig臻gdircctionArmchairdirection图1．1．2碳纳米管的平面展开图(5，5)armchair(9，0)zigzag2