利用Material Studio軟件先對不同半徑的碳納米管進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,再對優(yōu)化后的納米管進行分子動力學(xué)模擬.得到如下結(jié)論:經(jīng)過優(yōu)化后小半徑納米管結(jié)構(gòu)基本不變,但是隨著半徑增大納米管形變越來越明顯.同時通過對多根管簇研究后發(fā)現(xiàn)也有相似動力學(xué)特性.在以上納米管結(jié)構(gòu)外面加上一定密度隨機排列的對苯二甲酸二辛酯(DOTP)有機分子,發(fā)現(xiàn)DOTP有機分子與不同結(jié)構(gòu)、不同半徑的納米管之間都存在相互作用,納米管半徑越大相互作用力也越大,同時DOTP分子在納米管周圍排列也逐漸從無序趨于有序.通過計算以上結(jié)構(gòu)的徑向分布函數(shù)(RDF)等熱力學(xué)特性,定性和定量地驗證了以上結(jié)果. 

【文章來源】：原子與分子物理學(xué)報. 2020年05期 第707-711頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

(6,6)碳納米管正面圖和側(cè)面圖

將初始納米管進行幾何優(yōu)化后在其周圍加入對苯二甲酸二辛酯分子C24H38O4(DOTP分子),圖2為DOTP分子的結(jié)構(gòu)模型.這種分子主要用于聚氯乙烯(PVC)塑料,是一種性能良好的主增塑劑.相比于鄰苯二甲酸二異辛酯(DOP)分子,DOTP分子具有更高的電絕緣性能,耐熱耐寒性能也更強.由于是在常溫下研究,所以溫度對DOTP分子結(jié)果影響不大.隨后再進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和動力學(xué)模擬,并通過計算徑向分布函數(shù)(RDF)對結(jié)構(gòu)進行分析.3 結(jié)果與討論

首先對單壁納米管進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化與動力學(xué)模擬,如圖3所示.圖3左邊一列是不同半徑的單壁納米管,中間列是進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的納米管截面圖,右邊列是單壁納米管周圍加入DOTP分子經(jīng)過優(yōu)化和分子動力學(xué)模擬后的結(jié)果.直觀看出納米管結(jié)構(gòu)在幾何優(yōu)化及動力學(xué)模擬后發(fā)生了變化.而在加入DOTP分子后(如圖3右邊列)碳納米管的結(jié)構(gòu)變化更加明顯,管壁開始向內(nèi)彎曲褶皺,可見DOTP分子對納米管的結(jié)構(gòu)有重要影響. 除此以外,DOTP分子在碳納米管周圍不再雜亂無章的排列,而是在碳納米管的作用下圍繞納米管做有序排列,并且保持一定的距離.由此可知,DOTP分子與納米管之間的確存在著相互作用力,且這種作用力的大小足以影響納米管的結(jié)構(gòu)形態(tài)以及DOTP分子的分布.通過對比不同半徑碳納米管在加入DOTP分子后的變化程度可以發(fā)現(xiàn),不論半徑多大,在加入DOTP分子后碳納米管結(jié)構(gòu)都有十分明顯的變化,且DOTP分子會在納米管周圍有序排列,且都會與納米管保持距離,而DOTP分子本身結(jié)構(gòu)并未發(fā)生改變.


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