ポテンシャル変数の決定とカーボンナノチューブの成長機構のシミュレーション

潜在变量的确定和碳纳米管生长机制的模拟

基本信息

批准号：
12740167
负责人：
ESFARJANI Keivan
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

我々の目的はカーボンナノチューブの性質を分子動力学法を用いて研究することである。炭素-炭素間の共有結合を記述するためにブレナーポテンシャルを用いた。更に、異種分子の炭素原子同士のファンデルワールス相互作用を再現するためにレナード・ジョーンズポテンシャルを加えた。これらのポテンシャルを用いてフラーレンの単層カーボンナノチューブへの侵入過程を調べた。その結果、いくつかのフラーレンはナノチューブの開口端から直接侵入することが分かった。ナノチューブの中ではフラーレンの動きはチューブ壁との相互作用によって抑制される。また、ナノチューブの外側に付着するフラーレンもあり、それらはチューブ壁表面をすべり、開口端に到着するとチューブ内に侵入する。これらの結果は最近の実験における発見と一致している。研究結果はフラーレンシンポジウム、鎌倉でのISNM2001国際シンポジウム、およびMRS-Jシンポジウムのクラスターセッションにおいて報告された。我々は既に、同様の方法によってカーボンナノホーンとカーボンオニオンのエネルギー及び電子的性質も計算したことも報告している。また、タイトバインディング法によって、磁性原子をドープしたナノチューブジャンクションの電子輸送性質も研究した。将来的には、C60を内包したナノチューブの結合エネルギーをより正確に計算すること、及びナノチューブ内の磁性遷移金属元素の影響を第一原理と交換層間ポテンシャルの密度勾配近似(GGA)の両方を用いて研究することが必要である。

我们的目的是利用分子动力学方法研究碳纳米管的特性。布伦纳势用于描述碳与碳之间的共价键。此外，还添加了伦纳德-琼斯势来重现不同分子碳原子之间的范德华相互作用。利用这些电势，我们研究了富勒烯渗透到单壁碳纳米管的过程。结果发现，一些富勒烯直接通过纳米管的开口端进入。在纳米管内部，富勒烯的运动通过与管壁的相互作用而受到抑制。一些富勒烯还附着在纳米管的外部，沿着管壁表面滑动，并在到达开口端时进入管内。这些结果与最近的实验结果一致。研究成果在富勒烯研讨会、镰仓ISNM2001国际研讨会以及MRS-J研讨会的集群会议上进行了报告。我们之前也报道过，我们也使用类似的方法计算了碳纳米角和碳洋葱的能量和电子特性。我们还使用紧密结合方法研究了掺杂磁性原子的纳米管结的电子传输特性。未来，我们的目标是更准确地计算含C60纳米管的结合能，并利用第一原理和交换势的密度梯度近似（GGA）来评估纳米管内磁性过渡金属元素的影响。有必要对此进行研究