通过使用古典分子动力学的碳原子添加,对富勒烯集群生长机制的研究
A Allouch1, J Mougenot1, A Michau1
1Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM), CNRS UPR 3407, Université Sorbonne Paris Nord, Villetaneuse, France.
分子动力学模拟揭示了C36和C80富勒烯上不同的碳原子粘合机制. 不同的潜力 (SREBO和AIREBO) 预测碳粘合反应期间的各种配置和结构影响.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 富勒烯是碳的异性质,具有独特的结构和电子性质.
- 了解原子-富勒烯相互作用对于设计新型基于碳的材料和设备至关重要.
- 对富勒伦的碳粘合反应是纳米材料合成和表面科学中的基本过程.
研究的目的:
- 为了研究碳原子粘合反应对C36和C80富勒烯的机制.
- 在模拟这些相互作用时,比较第二代反应实证键顺序 (SREBO) 和适应性分子间反应实证键顺序 (AIREBO) 潜力的性能.
- 分析碰撞能量和体大小对粘合配置和概率的影响.
主要方法:
- 使用了分子动力学 (MD) 模拟.
- 针对碳碳相互作用的特别优化的SREBO和AIREBO潜力被利用.
- 在0.05至0.5 eV的热碰撞能量下进行了模拟.
主要成果:
- 确定了三种不同的粘合配置:单原子,双邻 (2N) 和三原子粘合.
- AIREBO的潜力主要导致表面粘合 (单原子),而SREBO则产生了表面和2N粘合的配置.
- 与C80相比,SREBO模拟显示C36的粘接概率更高,但C80由于尺寸更大,具有类似或更大的粘接截面.
结论:
- 潜在的选择显著影响预测的粘合机制和配置.
- 富勒烯结构保留在2N粘合配置中,而表面粘合可能需要火.
- 粘接概率和富勒烯大小之间的相互作用决定了整体的粘接截面,更大的富勒烯可能具有更大的截面,尽管概率较低.
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