Бистабильность Многостенных Углеродных Нанострубок, Расположенных На Плоских Подложках

Abstract

Поступила в Редакцию 25 июня 2019 г. В окончательной редакции 25 июня 2019 г. Принята к публикации 2 июля 2019 г.Исследованы стационарные состояния многостенных углеродных нанотрубок. Численное моделирование показало, что при достаточно больших диаметрах нанотрубки становятся бистабильными системами. Независимо от взаимодействия с подложками они могут находится в двух устойчивых состояниях: в открытом, имеющим внутреннюю полость, и в схлопнутом (коллапсированном) состоянии. Взаимодействие с плоской подложкой приводит к сплющиванию нанотрубки, делая энергетически более выгодным еe переход в схлопнутое состояние (чем сильнее взаимодействие, тем более выгодным становиться переход). Показано, что изменение формы многослойной нанотрубки из-за еe взаимодействия с подложкой или вследствие еe коллапса приводит к резкому увеличению числа еe коллективных собственных колебаний, в которых уже участвуют все еe слои. Получен энергетический профиль перехода между стационарными состояниями нанотрубки, который является сильно несимметричным двухъямным потенциалом, с первым узким минимумом, соответствующим схлопнутому состоянию, и со вторым широким минимумом, соответствующим открытому состоянию нанотрубки.Ключевые слова: многостенная нанотрубка, бистабильность, коллапс нанотрубок, плоская подложка, двухъямный потенциал.

Изменение Теплопроводности Многослойного Массива Углеродных Нанотрубок При Его Поперечном Сжатии

“…Такой подход позволяет значительно снизить размерность моделируемой молекулярной системы. Данная модель была ранее успешно использована для моделирования рулонов нанолент графена [36], накручивания нанолент на нанотрубки [38], поперечного сжатия пучка нанотрубок [37] и для анализа механических свойств одностенных и многостенных нанотрубок, расположенных на плоских подложках [39,40].…”

“…Для определения этого потенциала была численно найдена зависимость энергии взаимодействия атома углерода с подложкой от его расстояния y до плоской поверхности кристалла. Вычисления [39,42] показали, что энергия взаимодействия W 0 (y) с хорошей точностью может быть описана потенциалом Леннарда- Поперечное сечение УНТ с индексом хиральности (m, 0) состоит из N t = 2m атомов углерода, каждый из которых описывает смещения прямой линии атомов нанотрубки, параллельной оси z . Гамильтониан поперечного сечения УНТ (циклической цепи из N t атомов) будет иметь вид…”

Динамика Цепочек Углеродных Нанотрубок, Расположенных На Плоских Подложках

“…Этот потенциал также используется для описания взаимодействий узлов разных цепей (разных нанотрубок). Потенциал невалентного взаимодействия узлов цепей с высокой точностью [14] может быть описан потенциалом Леннарда-Джонса (5,11)…”

“…При моделировании будем считать что поверхность подложки совпадает с плоскостью y = 0. Для нахождения этого потенциала была численно найдена зависимость энергии взаимодействия атома углерода с подложкой от его расстояния до плоскости поверхности y. Вычисления [14] показали, что энергия взаимодействия с подложкой W 0 (y) с высокой точностью может быть описана (k, l) потенциалом Леннарда-Джонса…”

Стационарные Состояния Односторонне Гидрированных Листов Графена, Расположенных На Плоских Подложках

“…Взаимодействие листа с плоской подложкой зададим с помощью потенциала W s (h), описывающего зависимость энергии атома от его расстояния до плоскости подложки h. Для плоской поверхности молекулярного кристалла энергия взаимодействие атома с поверхностью с хорошей точностью может быть описана (k, l) потенциалом Леннарда−Джонсона [22]…”