文献翻译-采用不同的过渡金属装饰碳纳米管的对比调查

毕业设计文献翻译院系名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程2012年03月5日采用不同的过渡金属装饰碳纳米管的对比调查摘要根据扩散动力学和结构演变用过渡金属（TM镍，铜，金，铂）原子装饰碳纳米管的研究，蒙特卡罗（MC）进行了系统研究模拟TION。研究表明，以旧换新原子可以被封装内聚集，甚至在表面包裹碳纳米管，它依赖TMTM之间的相互作用及TMC之间的相互作用的自发的扩散过程。对装饰碳纳米管的直径评级产生很大的影响，TM原子往往被封装在管内的大的碳纳米管，而他们更倾向于堆叠小的表面。更有趣的是金和铂原子环绕小碳纳米管，而镍和铜原子仍然聚集表面的碳纳米管TM的原子数的增加比镍和铜对碳纳米管具有较好的润湿效果。1引言由于其非凡的电子特性及内在结构，强烈的表面化学活性和碳纳米管高温的稳定性，CNTS已承诺将硅放置在下一代电子设备，作为封装材料使用，显示色散和金属团簇的稳定性13。这些混合材料在基础研究和物理，化学和生物方面应用引起了我们的强烈关注，包括ING纳米复合材料，纳米电子学46氢7和锂存储8，催化9，传感器10，纳米药物给药装置等11。为了指导材料制造，重要的是要了解装饰碳纳米管的形成机制与金属原子的关系。碳纳米管和金属组成的材料如镍，铜，金，铂，钯，银等1215一直是IED的实验表面成像技术的手段，如扫描隧道显微镜，原子力MI显微镜和透射电子显微镜。尽管拥有高度发达的实验技术，详细了解获得的动态特性如金属原子扩散和聚集任务也是很困难的，因为成像技术只提供时间显示克里特岛在扩散过程中的图像。另一方面，原子论的计算机模拟在了解物业的装饰工艺实用性上扮演着重要角色。近年来，分子动力学方法模拟结构的应用16，封装固化的纳米粒17，碳纳米管屈曲行为充满金属原子18，19和对碳纳米管团簇的扩散20。用MC方法研究了镍原子的碳纳米管充型过程21。其他方法，如从头计算方法，同时还介绍了METALDECORATED来说明碳纳米管是好的候选材料，只有在金属原子聚集才可以有效的预防22和计算都采用了结构和碳纳米管的电磁特性23。许多已经完成的DYNAMIC的CNT支持金属材料性能理论研究，然而，一些用不同的金属原子对碳纳米管的装饰效果在相同条件下的研究已有报道，但是仍然需系统的调查。在这项工作中，MC模拟被应用于装潢影响的调查时，一定数量的不同的TM原子在相同条件下的不同融合，对自发的动力性能扩散和原子封装、聚集和包裹效果进行了详细的讨论。有趣的纳米结构,通过TM原子的扩散产生到碳纳米管的直接链接。仿真过程提供了在TM和壳聚糖之间比较湿润效果的一个简单方法。它有助于设计一些纳米复合材料和设备,如优化CNT的催化性能。2模型和模拟细节该模型基本上可以分为两部分，TMTM和TMC覆盖和相互作用。SUTTONCHENSC的模型的潜在作用被选为可靠TM的静态和动态性能2426，它已被应用到优化结构，使用MC集群的全局最优搜索方法27。TMC的相互作用是代表的LENNARDJONES（L十）对势。所有的参数受雇于这项工作列在24，25。22，KRAS等人。已经表明TM和潜力碳纳米管与从头管直径全电子计算，但这是为我们的大系统无法负担,所以古典潜力仍在这里使用。MC模拟进行了正规系统条件。一个开放式的曲折系列（0）单首先生成碳纳米管，其中N的设置范围是25到7，对应的直径变化从1975到548，碳纳米管的长度为3408，设置的TM原子数为N150。在我们的模拟中，碳纳米管Z轴和分配CNT的中心设置为参照系的起源。MC模拟箱44NM10NM的纳米与出周期性边界条件25和TM原子迁移模型中的自由，而碳纳米管是刚性的。在初始TIAL基配置，指定的TM原子数都跑了，进行随机分散在箱子和CNT的外面，只有一个CNT和TM的原子的一种存在，每次在框中。MC的步骤是用来代表模拟时间，一个MC第一步是定义为时间，在所有TM原子尝试迁移，和一个标准的都市方法被通过。选择模拟温度从2100K表300K是递减步与100K免费放宽进行足够的时间来得到初步的平衡每个结构，然后退火过程中被添加温度。仿真结果如图1CPK的规模05和图3，4，6和7CPK的规模10。图1150TM原子用相同的长度3408和不同直径的碳纳米管的ENDON扩散视图。从上至下分别是镍、铜、铂和金,3结果与讨论31碳纳米管的封装效果良好的封装中存在更大的碳纳米管。图1显示的是一个ENDON视图结构的TM原子在不同大小的碳纳米管内。发现150镍或铜原子是完整的密封在每个形成一纳米线、展示同轴圆柱MULTISHELL碳纳米管的结构内。效果出现的这些封装是由于模板CNT的影响18、21。当模拟进行了铂和金、不同的扩散效果的观察以上相同大小的碳纳米管,如图1（C）和1（D）。TM的这两种原子很难被完全封装在这些碳纳米管一些原子形成管外的小群。结果如图1，有一些差异与与以前研究偶合17，19，在这种情况下，铂或金金属碳纳米管的原子被插入,然后轻松自如的去平衡结构,由于有效限制这很容易被封装了。目前的情况下，铂或金原子的迁移是基碳纳米管的自由扩散。在图2、径向原子分布概况RADPS显示的是封装的效果,正如所料,峰不同层次的意义及其R0是指半径CNT的25,0。图2原子径向的情况下分布式型材TM的扩散情况,相应的结构25,0在图1,R09785为了更多的比较分析，这四个不同TM原子之间的扩散作用可归结为TMTM和TMC之间的竞争互动。据SC潜力指数值模型24，25，过渡金属镍，铜，铂和金可分为两组一组是镍和铜和其他的是铂和金。在元素周期表中，考虑镍原子数（28号），铜（第29号），铂（78号），和金（第79号），定量分析演示的TMTM相互作用的强度是镍镍铜铜金金和TMC的强度相互作用TION镍碳铜碳铂碳金碳。这些强度顺序的根本原因是不同的装饰效果。32碳纳米管上的聚集由于碳纳米管的直径减小，越来越多的商标原子形成团簇管外。图3显示了碳纳米管的4种以旧换新原子聚集的趋势，从左至右在图的右边。越来越多的TMATOMSDISTRIB尤特在外面形成越来越大的集群，而少以旧换新原子少留在里面的碳纳米管。在更大的碳纳米管，拉力和集群之间的相互作用碳纳米管是占主导地位的TM原子在碳纳米管封装。当碳纳米管变小，慢慢的TMTM互动是来主导的，然后支持团簇的CNTAP梨。完整的聚集的装饰效果碳纳米管奠定了图4。这些混合材料的金属团簇装饰碳纳米管合成已通过在实验中1，2的方法很多。仿真结果表明裸体团簇沉积直接到河畔面对碳纳米管。纳米团簇CNT接口是不同的，强大的TMTMINTERACTION趋于扁平化底层金属纳米团簇。镍平坦的底层南OCLUSTER仅仅是由于镍NI相互作用最强，最弱的金金的相互作用表明CURVIEST的底部层坳团簇。为了说明这些影响，直角原子分布型材（AADPS），通过计算所有原子周围的碳纳米管的轴，进行了介绍。图5，相同的碳纳米管RADPS和AADPS所示，铂或金峰，表明这些RADPS原子更倾向于保持周围碳纳米管紧密，从AADPS，PT原子有较大的角度分布范围（15255），特别是AU原子分发所有角度DIRECTION对应包裹着的效果，这将在下面介绍。所有这些观察结果表明，铂和金有与碳纳米管优于镍和铜的润湿效果。图3用具有相同的长度3408和不同直径的150个金属原子的扩散到碳纳米管的典型结构，。从上到下分别是四个过渡金属镍，铜，铂，金，图4小碳纳米管金属原子的聚合结构。从上到下分别是镍，铜，铂，金等金属，图5A径向原子的情况下分布式型材,相应的结构7,0、在图4中,R0274。B介绍构7,0、在图4中图6分别为不同数量的铂和金原子包装8,0碳纳米管周围的结构33包裹周围碳纳米管当金原子数（N150）EMPLOYED来装饰较小的碳纳米管（8，0）和（7,0），有趣的包裹效果观察在图4和6所示。金原子组成的金属环围绕在碳纳米管的表面。这种模拟是一致的透射电镜13图像。对于150铂原子，包装效果没有出现的CNT（8，0），因为铂铂除行动是稍微比金金的相互作用20。当更多的金属原子，如N200和N300，补充说，铂纳米簇环绕的碳纳米管（8，0）展出的图。AU原子6（A）和模拟结果用相同的号码显示在图6（B）。然而，包装的影响并没有出现更多的镍或铜原子时，如N300图7，他们仍然形成的碳纳米管（8，0）和（7，0）。这样的结果进一步阐明了镍镍的相互作用和铜铜的相互作用比铂铂的相互作用或凹金强相互作用更强。同时，它也阐明，铂和金碳纳米管比镍和铜的较好的润湿，这是有利于能够用于制造碳纳米管场效应晶体管28，29。对应的RADPS和AADPS图6，7，8，铂和金原子更好地显示了各个角度的分布，这说明包裹效果与CNT的润湿效果。图7300镍和铜原子对CNT（8，0）和（7，0）形成团簇的快照图8A原子径向分布的情况TM原子扩散到碳纳米管的情况，对应的结构图（8，0）。6和7R0313。B原子直角分布新情况TM原子下扩散到碳纳米管的情况，对应的结构图（8，0）。6和74结论总之，我们已经提出了MC模拟结果为一定数量TM原子在相同条件下自由地扩散到不同的碳纳米管内，我们认为碳纳米管支持不同直径的端口。随着直径的减小,TM原子被观测到封装在纳米管、并包裹着纳米管。TM原子被封装在方的碳纳米管，汇总的碳纳米管包裹周围的碳纳米管。不同的TMTM作用强度和TMC对CNT装饰效果扮演重要角色。我们的模拟结果表明，铂和金具有比镍和铜的润湿效果更好。目前的模拟结果提供了观察纳米复合材料具体规定,和为碳纳米管挑选更好TM的一个简单的方法，这是非常重要的方面。致谢本工作得到了国家自然科学基金（批准号60725413和10674023），973计划项目（批准号2007CB936300），教育部（批准号309015），和NSFJ（批准号BK2008285）参考文献1GVASILIOS,GDIMITRIOS,TVASILIOS,PLUCIA,MGDIRK,PMAURIZIO,JMATERCHEM17,267920072XGHU,SJDONG,JMATERCHEM18,127920083JPTESSONNIER,OERSEN,GWEINBERG,PHCUONG,DSSU,RSCHLOGL,ACSNANO3,208120094ANAEEMI,JDMEINDL,ANNUREVMATERRES39,25520095OHJORTSTAM,PISBERG,SSDERHOLM,HDAI,APPLPHYSA78,117520046YFLI,RHATAKEYAMA,TKANEKO,APPLPHYSA88,74520077AKSINGH,MARIBAS,BIYAKOBSON,ACSNANO3,165720098AKNITIN,MJOACHIM,ADVMATER21,266420099BYOON,HBPAN,CMWAI,JPHYSCHEMC113,1520200910SJGUO,JLI,WREN,DWEN,SJDONG,EKWANG,CHEMMATER21,2247200911RRJOHNSON,BJREGO,ATCJOHNSON,MLKLEIN,JPHYSCHEMB113,11589200912PCHEN,XWU,JLIN,KLTAN,JPHYSCHEMB103,4559199913SFULLAM,DCOTTELL,HRENSMO,DFITZMAURICE,ADVMATER12,1430200014HSKIM,HLEE,KSHAN,JHKIM,MSSONG,MSPARK,JYLEE,JKKANG,JPHYSCHEMB109,8983200515YLIN,KAWATSON,MJFALLBACH,SGHOSE,JGSMITH,DMDELOZIER,WCAO,RECROOKS,JWCONNELL,ACSNANO3,871200916YFGUO,YKONG,WLGUO,HJGAO,JCOMPUTTHEORNANOSCI1,93200417SARCIDIACONO,JHWALTHER,DPOULIKAKOS,DPASSERONE,PKOUMOUTSAKOS,PHYSREVLETT94,105502200518LWANG,HWZHANG,ZQZHANG,YGZHENG,JBWANG,APPLPHYSLETT91,051122200719LWANG,HWZHANG,YGZHENG,JBWANG,ZQZHANG,JAPPLPHYS103,083519200820DHSEO,HYKIM,JHRYU,HMLEE,JPHYSCHEMC113,10416200921HYLI,XBREN,XYGUO,CHEMPHYSLETT437,108200722POKRASNOV,FDING,AKSINGH,BIYAKOBSON,JPHYSCHEMC111LZHUANG,GPZHENG,AKSOH,COMPUTMATERSCI43,823200824APSUTTON,JCHEN,PHILOSMAGLETT61,139199025SPHUANG,DSMAINARDI,PBBALBUENA,SURFSCI545