Torsion induced by axial strain of double-walled carbon nanotubes

Zhang, H.W.; Wang, L.; Wang, J.B.; Zhang, Z.Q.; Zheng, Yonggang

doi:10.1016/j.physleta.2008.02.005

Cited by 29 publications

(20 citation statements)

References 26 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The phenomenon has been studied by the force constant model (Gartstein et al, 2003), the nonlinear atomistic-continuum model (Chandraseker and Mukherjee, 2006;Mu et al, 2009), the molecular dynamics simulations (Liang and Upmanyu, 2006;Zhang et al, 2008), and the nonlinear stick-spiral model . Here, we present concise expressions for these coupling effects at small strains.…”

Section: Coupling Of Axial Circumferential and Torsional Deformatiomentioning

confidence: 99%

A molecular based anisotropic shell model for single-walled carbon nanotubes

Chang

2010

Journal of the Mechanics and Physics of Solids

121

View full text Add to dashboard Cite

Section: Coupling Of Axial Circumferential and Torsional Deformatiomentioning

confidence: 99%

A molecular based anisotropic shell model for single-walled carbon nanotubes

Chang

2010

Journal of the Mechanics and Physics of Solids

121

View full text Add to dashboard Cite

“…Torsion angle per unit length increases when the strain increases in tension. However, with increasing strain under compression, the torsion angle firstly increases, then decreases to zero, and increases again after changing the direction of twist [11]- [13].…”

mentioning

confidence: 94%

Study of axial strain-induced torsion of single-wall carbon nanotubes using the 2D continuum anharmonic anisotropic elastic model

Wang

et al. 2009

New J. Phys.

View full text Add to dashboard Cite

Recent molecular dynamic simulations have found chiral single wall carbon nanotubes (SWNTs) twist during stretching, which is similar to the motion of a screw. Obviously this phenomenon, as a type of curvature-chirality effect, can not be explained by usual isotropic elastic theory of SWNT.More interestingly, with larger axial strains (before buckling), the axial strain induced torsion (a-SIT) shows asymmetric behaviors for axial tensile and compressing strains, which suggests anharmonic elasticity of SWNTs plays an important role in real a-SIT responses. In order to study the a-SIT of chiral SWNTs with actual sizes, and avoid possible deviations of computer simulation results due to the finite-size effect, we propose a 2D analytical continuum model which can be used to describe the the SWNTs of arbitrary chiralities, curvatures, and lengthes, with the concerning of anisotropic and anharmonic elasticity of SWNTs. This elastic energy of present model comes from the continuum limit of lattice energy based on Second Generation Reactive Empirical Bond Order potential (REBO-II), a well-established empirical potential for solid carbons. Our model has no adjustable parameters, except for those presented in REBO-II, and all the coefficients in the model can be calculated analytically. Using our method, we obtain a-SIT responses of chiral SWNTs with arbitrary radius, chiralities and lengthes. Our results are in reasonable agreement with recent molecular dynamic simulations. [Liang et. al, Phys. Rev. Lett, 96, 165501 (2006).] Our approach can also be used to calculate other curvature-chirality dependent anharmonic mechanic responses of SWNTs.

show abstract

“…Proračuni bazirani na dvodimenzionalnom kontinualnom modelu [19] su predvideli linearno I ⇒ T sprezanje, za male napone. Novije analize bazirane na molekularnoj dinamici [20,23], ukazuju na asimetrično ponašanje pri većim naponima. Njihov model je primenljiv na tube do 7.5 nm dužine.…”

Section: Relaksacioni Parametriunclassified

“…Naši rezultati za I ⇒ T kod tuba iz familije (8, 2i) se kvalitativno slažu sa ranije sprovedenim MD proračunima [20,23], posebno sa drugom referencom: za mala podužna sabijanja promena znaka indukovane torzije se javlja na ε z ≈ −0.8 %. S'obzirom na jako male vrednosti indukovane torzije, razlika verovatno potiče zbog različitih početnih (relaksiranih) konfiguracija nanotuba.…”

Section: Deformacije Indukovane Istezanjemunclassified

“…Kaošto je već rečeno, u našem pristupu optimalne nedeformisane konfiguracije su dobijene primenom procedure prilagodene na beskonačne tube i one su malo torzirane u odnosu na idealne urolovane konfiguracije [15]. Za tube iz familije (8, i), učitavom opsegu istezanju od −5 % do 5 % najveća indukovana torzija je zapažena kod tube (8,3), koja nije analizirana u prethodnim radovima [20,23]. Kiralni ugao pomenute tube je oko 15…”

Section: Deformacije Indukovane Istezanjemunclassified

See 1 more Smart Citation

Electronic and optical properties of deformed graphitic and helical nanobutes

Dmitrović¹

View full text Add to dashboard Cite

ELEKTRONSKE I OPTIČKE OSOBINE DEFORMISANIH GRAFITNIH I HELIKALNIH NANOTUBA REZIME MotivacijaU ovoj tezi su prezentovani rezultati iscrpne analize elektronskih i optičkih osobina dva tipa ugljeničnih nanotuba. Prvi deo se odnosi na homogeno deformisane jednoslojne ugljenične nanotube (tj. grafitne nanotube), dok su u drugom delu rezultati za nedeformisane i podužno istegnute helikalne ugljenične nanotube. Konfiguracije nedeformisanih grafitnih nanotuba su dobro poznate: sa izuzetkom tuba jako malog dijametra, odgovara grafenskoj ravni urolovanoj na specifičan način. Sa druge strane, možemo smatrati da su helikalne nanotube rezultat periodičnog umetanja sedmougaonih i petougaonih defekata u grafensku rešetku,što prouzrokuje njihovu karakterističnu helikalnu morfologiju. Od svih nanomaterijala baziranih na ugljeniku ove nanotube imaju najsloženiju i najraznovrsniju strukturu. Pored tri "globalna" geometrijska parametra, koje je moguće direktno meriti u ogledima, postoje i "lokalni" parametari koji opisuju položaj defekata unutar monomera. Zbog toga se kod ovog tipa tuba očekuju i raznovrsnije elektronske osobine. U tezi je razmotren uticaj globalnih i lokalnih parametara, kao i moguće modifikacije elektronskih osobina pomoću mehaničkih napona.Kod nanotuba efekti deformacionog sprezanja na fizičke osobine nisu do sada sistematski analizirane. Za uspešnu primenu u različitim nano-elektromehaničkim uredajima detalno poznavanje efekata deformacionog sprezanja je od velike važnosti. Tendencija smanjivanja mehaničkih i elektronskih uredaja ka nanometarskoj skali, nameće potrebu za izradom efikasnih senzora za merenje i kontrolu ponašanja odgovarajućih nanouredaja. Postojeće mikrosenzore je nemoguće skalirati na nanodimenzije, a da ne dode do drastičnog smanjenja dinamičkog opsega senzora. U cilju prevazilaženja prepreke nametnute skaliranjem 3D materijala, potrebno je razmotriti mogućnosti primene inherentnih 2D materijala, posebno onih baziranih na kompozitnim filmovima od grafitnih nanotuba kod kojih efekti skaliranja daleko manje utiču na promenu karakteristika. MetodU svrhu proučavanja deformacionog sprezanja razvijena je simetrijski adaptirana procedura relaksacije. Na taj način, primenom ukupne grupe simetrije razmatranog sistema, relaksacija je primenjena na model beskonačno dugačke tube, a broj nezavisnih parametara relaksacije je minimiziran. Za unapred definisanu deformaciju, ptimalne deformisana konfiguracija nanotube je odredena molekularno-dinamičkom procedurom koja je zasnovana na minimizaciji Brener-Tersovljevog potencijala po ostalim parametrima. Elektronske zone su izračunate primenom metoda funkcionala gustine jake veze (DFTB) sa primenom ukupne simetrije i implementiranog u program POLSym. Optičke funkcije odziva se računaju u aproksimaciji nasumične faze vremenski zavisne teorije perturbacije i u jedno-elektronskoj slici. Kod helikalnih nanotuba, primenjen je modifikovani model topoloških koordinata za dobijanje inicijalnih konfiguracija. Nakon toga, molekularno-dinamičkom i DFTB relaksacijom, dobija ...

show abstract

Torsion induced by axial strain of double-walled carbon nanotubes

Cited by 29 publications

References 26 publications

A molecular based anisotropic shell model for single-walled carbon nanotubes

A molecular based anisotropic shell model for single-walled carbon nanotubes

Study of axial strain-induced torsion of single-wall carbon nanotubes using the 2D continuum anharmonic anisotropic elastic model

Electronic and optical properties of deformed graphitic and helical nanobutes

Contact Info

Product

Resources

About