终端盖对有限长度碳纳米管的振动结构的影响
Takashi Yumura1, Daijirou Nozaki, Shunji Bandow
1Research Center for Advanced Carbon Materials, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Tsukuba 305-8565, Japan. t-yumura@aist.go.jp
Journal of the American Chemical Society
|August 18, 2005
概括
密度函数理论 (DFT) 的计算显示,边缘效应显著影响有限长度纳米管的振动频率. 有盖的纳米管显示频率稳定性与长度,不像没有盖的,由于不同的C-C结合网络.
科学领域:
- 计算化学计算化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 与富勒烯相关的有限长度纳米管是具有潜在应用的新型碳结构.
- 了解它们的振动性质对于预测材料的行为和设计新的碳异性质至关重要.
- 之前的研究还没有完全阐明端盖结构对振动频谱的影响.
研究的目的:
- 分析有限长度的C60相关纳米管的振动结构,其中插入不同数量的聚链.
- 为了研究端盖效应 (终止) 对振动频率的影响.
- 为了将振动特性与底层的C-C结合网络和管道长度相关联.
主要方法:
- 密度函数理论 (DFT) 的计算被用来建模振动模式.
- 模拟涵盖了封顶纳米管 (C(40+20n) 和C(42+18n)) 和末管 (C(20n) H20 和C(18n) H18).
- 分析侧重于高 (触角),中 (边缘/端盖) 和低 (辐射) 频率模式.
主要成果:
- DFT计算确定了广泛的振动频率范围:高 (1100-1600厘米-1),中 (700-850厘米-1) 和低 (300-600厘米-1).
- 封闭的纳米管中的振动频率在很大程度上对插入的链数 (n) 不敏感.
- 相比之下,没有盖的纳米管在振动频率上表现出显著的变化,由于不同的键变形模式,管长度随着增加而增加.
结论:
- 边缘效应,特别是端盖的存在或不存在,强烈影响有限尺寸纳米管的振动频率.
- 封闭管与未封闭管中的明显的CC结合网络解释了大小依赖的观察到的差异.
- DFT计算为这些新型碳纳米材料的结构性质关系提供了宝贵的见解.
