Computational Study of Chemical Reactions and Material Modification during Polyatomic-Ion and Cluster-Surface Deposition
多原子离子和簇表面沉积过程中化学反应和材料改性的计算研究
基本信息
- 批准号:0200838
- 负责人:
- 金额:$ 27.1万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2002
- 资助国家:美国
- 起止时间:2002-07-01 至 2007-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Susan Sinnott of the University of Florida is supported by the Theoretical and Computational Chemistry Program to examine particle-surface interactions that can lead to chemical reactions and material modification using molecular dynamics (MD) simulations. Three closely related problems will be studied. First, the deposition of covalently bound polyatomic ions on polymeric substrates will be examined. The unique capabilities of polyatomic ions for material modification and thin-film growth motivate this research, which aims to shed light on the analogous and more complex processes that take place in low-energy plasmas. Second, the use of polyatomic and single-atom ions to chemically functionalize and modify carbon nanotubes and nanotube-polymer interfaces will be explored, motivated by the fact that carbon nanotubes are being considered for use as fibers in the next generation of composite materials. Finally, the novel size-specific reactions that occur in gas solvent assisted chemistry when molecular clusters are deposited on solid surfaces will be studied, along with the growth of covalently balanced nanostructured thin films that can be generated experimentally through cluster-beam deposition. This project requires expansion and refinement of existing MD programs to include kinetic Monte Carlo simulations of thermal surface diffusion and relaxation between MD simulations of each cluster deposition event. Collaborative efforts are planned with experimentalists and theorists on all three projects. This computational project has the potential to provide new understanding that will be important for industrial materials processing. For example, ion deposition can serve as a model for several aspects of thin-film growth through low energy plasmas, which is the leading industrial method for depositing polymer thin films under dry conditions. Organic thin films are important for optoelectronic applications, coatings, electronic devices, and mechanical applications. The present studies aim to model film deposition and surface modification issues relevant to ongoing experimental studies.
佛罗里达大学的 Susan Sinnott 在理论和计算化学项目的支持下,利用分子动力学 (MD) 模拟来研究可能导致化学反应和材料改性的颗粒与表面相互作用。 将研究三个密切相关的问题。 首先,将检查共价结合的多原子离子在聚合物基底上的沉积。 多原子离子在材料改性和薄膜生长方面的独特能力激发了这项研究,其目的是揭示低能等离子体中发生的类似且更复杂的过程。 其次,由于碳纳米管被考虑用作下一代复合材料中的纤维,因此将探索使用多原子和单原子离子对碳纳米管和纳米管-聚合物界面进行化学功能化和改性。 最后,将研究当分子簇沉积在固体表面上时,气体溶剂辅助化学中发生的新颖的尺寸特异性反应,以及可以通过簇束沉积实验生成的共价平衡纳米结构薄膜的生长。 该项目需要扩展和完善现有的 MD 程序,以包括热表面扩散的动力学蒙特卡罗模拟以及每个团簇沉积事件的 MD 模拟之间的弛豫。 所有三个项目都计划与实验学家和理论家进行合作。该计算项目有可能提供对工业材料加工非常重要的新认识。 例如,离子沉积可以作为通过低能等离子体生长薄膜的多个方面的模型,这是在干燥条件下沉积聚合物薄膜的领先工业方法。 有机薄膜对于光电应用、涂料、电子设备和机械应用非常重要。 目前的研究旨在模拟与正在进行的实验研究相关的薄膜沉积和表面改性问题。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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