碳纳米管的微观生长机制
1Institut Romand de Recherche Numerique en Physique des Materiaux, Ecublens, CH-1015 Lausanne, Switzerland.
Science (New York, N.Y.)
|January 31, 1997
概括
未催化碳纳米管的生长受到自发圆顶关闭的阻碍. 然而,双壁纳米管通过"唇唇"相互作用抵御关闭,通过化学结合使生长成为可能.
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:
- 碳纳米管 (CNTs) 是具有多种应用的关键材料.
- 了解CNT生长机制是控制它们合成的关键.
- 未催化增长仍然是一个挑战,通常归因于终端资本形成.
研究的目的:
- 为了研究碳纳米管的未催化边缘生长.
- 阐明防止或使CNT在没有催化剂的情况下生长的机制.
- 探索特定结构特征在CNT形成中的作用.
主要方法:
- 使用第一原则的分子动力学模拟.
- 在实验温度下分析原子相互作用和能量景观.
- 模拟单壁和双壁碳纳米管的行为.
主要成果:
- 单壁纳米管在实验温度下自发形成封闭的石墨圆顶,抑制生长.
- 双壁纳米管在相邻的管之间表现出"唇唇"相互作用,防止圆顶关闭.
- 双壁纳米管的开端保持化学活性,促进碳碎片的吸附.
结论:
- 自发的圆顶关闭解释了单壁CNTs缺乏未催化增长的原因.
- 双壁CNTs中的"唇唇"相互作用通过稳定开放端来实现增长.
- 这些发现支持双壁碳纳米管的蒸汽阶段生长的化学吸收模型.
