Методом молекулярной динамики изучен термоактивированный отжиг топологических дефектов Стоуна−Уэльса в углеродных фуллеренах и нанотрубках. Показано, что температурные зависимости характерных времен отжига подчиняются закону Аррениуса. Определены значения соответствующих энергий активации и частотных факторов. Полученные результаты сопоставлены с данными моделирования поверхностей потенциальной энергии. Введение[4]) одним из основных типов дефектов являются топологические де-фекты Стоуна−Уэльса (Stone−Wales, SW), которые об-разуются при трансформациях SW -поворотах связей С−С на угол ≈ 90• [5]. Дефекты SW могут играть как отрицательную, так и конструктивную роль. Например, накопление этих дефектов в фуллерене С 60 при сильном нагреве приводит в конечном итоге к фрагментации кластера [6], а их присутствие в углеродных нанотруб-ках (УНТ) снижает механическую жесткость послед-них [7,8]. С другой стороны, будучи центрами предпочти-тельной адсорбции различных химических групп и эле-ментов, дефекты SW могут существенно улучшить функ-циональные характеристики УНТ и фуллеренов [9,10]. Таким образом, в зависимости от целей конкретного эксперимента и/или предполагаемого направления прак-тического использования той или иной углеродной нано-структуры может оказаться желательным как уменьше-ние, так и увеличение количества дефектов SW в ней.Для создания дефектов SW требуются сильные меха-нические деформации (например, излом УНТ [11]) или облучение частицами с высокой энергией. Что касается очистки наноструктуры от этих дефектов, то наиболее практичным представляется ее нагрев до температур, при которых тепловая энергия достаточно велика для отжига имеющихся в образце дефектов SW, но недо-статочна для термоактивированного образования новых дефектов (а тем более -для разрушения нанострукту-ры). Целью настоящей работы является компьютерное моделирование процесса отжига дефектов SW и опреде-ление температурных зависимостей характерных времен отжига. В качестве объектов исследования мы выбрали фуллерен С 60 и одностенную УНТ (10, 0). Методы расчетаМежатомные взаимодействия описывались в рамках неортогональной модели сильной связи [12], которая уступает по точности первопринципным методам, но при этом гораздо менее требовательна к вычислитель-ным ресурсам, что позволяет проследить эволюцию системы из ∼ 100 атомов в течение достаточно дли-тельного (по атомным меркам) времени. Эта модель продемонстрировала свою применимость к численному исследованию самых различных углеродных нанострук-тур (см. работы [13-16] и ссылки в них).Для фуллерена С 60 выбирались свободные граничные условия по всем направлениям. Для УНТ (10, 0) исполь-зовалась сверхъячейка с периодическими граничными условиями вдоль оси УНТ и свободными в двух попереч-ных направлениях. Период сверхъячейки определялся из условия минимума энергии равновесной конфигурации.Моделирование временной эволюции фуллерена и УНТ проводилось методом молекулярной динамики (МД). Для численного интегрирования уравнений дви-жения использовался алгоритм Верле с шагом по вре-мени 0.3 fs (дета...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.