低維納米材料的物性研究與結(jié)構(gòu)預(yù)測.pdf

1、低維納米材料具有獨特的形貌特征和優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在物理學(xué)、光電子學(xué)、化學(xué)催化和材料制備等領(lǐng)域都具有廣泛的實際應(yīng)用價值。低維納米材料的研究對象主要包括零維、一維和二維納米材料。低維納米材料具有獨特的光學(xué)，電學(xué)和磁學(xué)性能使其成為納米光電子器件的重要組成單元并被廣泛應(yīng)用于光電子、納米微電子等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展和實際應(yīng)用的迫切需求，在實驗上成功制備納米材料變得尤為重要。實際上許多材料的實驗研究受到了實驗設(shè)備及實驗條件的限制使得許多

2、材料的物理性能并不能通過實驗手段進行可靠測量，因而采用計算模擬技術(shù)研究納米材料物理性能顯得尤為必要。本文采用經(jīng)典分子動力學(xué)方法，模擬研究低維納米材料的機械和熱力學(xué)穩(wěn)定性能。本文以一維CdSe納米線、Cu納米線，零維Ni納米團簇為研究對象，建立了相應(yīng)的初始結(jié)構(gòu)模型，研究討論了不同條件參數(shù)對了三種納米材料的物理性能的影響并預(yù)測了可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用分子動力學(xué)方法模擬研究了閃鋅礦、纖鋅礦結(jié)構(gòu)CdSe納米線

3、的機械性能和纖鋅礦結(jié)構(gòu)CdSe納米線的熱力學(xué)穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明：兩種結(jié)構(gòu)的CdSe納米線的楊氏模量和最大拉伸強度都會隨著溫度和納米線尺寸的增大而減??；同時在纖鋅礦結(jié)構(gòu)CdSe納米線的拉伸過程中，納米線發(fā)生了明顯的結(jié)構(gòu)相變，且首次觀測到新的TAR-4結(jié)構(gòu)CdSe納米線；纖鋅礦結(jié)構(gòu)CdSe納米線的熔點與納米線的尺寸和生長方向有很強的依賴關(guān)系：熔點會隨著尺寸的增大而增大且[0001]方向的納米線具有最高的熔化溫度；通過觀察納米線的熔解行為，

4、可以發(fā)現(xiàn)[0001]和[10-10]方向的納米線存在表面預(yù)熔現(xiàn)象，而[2-1-10]方向的納米線觀測到內(nèi)部預(yù)熔解行為。⑵采用恒壓分子動力學(xué)方法模擬研究了不同大小的Ni納米團簇在加壓條件下的熔解性質(zhì)及行為。研究結(jié)果表明Ni納米團簇的熔點會隨著壓強和尺寸的增大而增大，且存在表面預(yù)熔現(xiàn)象。⑶通過在空心銅納米線的外層包裹以及內(nèi)部嵌入碳管，運用分子動力學(xué)的研究方法模擬研究了功能化碳納米管增強空心銅納米線的扭轉(zhuǎn)過程。分析了空心銅納米線的扭轉(zhuǎn)臨界角與