低維納米材料的物性研究與結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè).pdf

1、低維納米材料具有獨(dú)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(shí)際應(yīng)用價(jià)值。低維納米材料的研究對(duì)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(dú)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(shí)際應(yīng)用的迫切需求，在實(shí)驗(yàn)上成功制備納米材料變得尤為重要。實(shí)際上許多材料的實(shí)驗(yàn)研究受到了實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)條件的限制使得許多

2、材料的物理性能并不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行可靠測(cè)量，因而采用計(jì)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(dòng)力學(xué)方法，模擬研究低維納米材料的機(jī)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(tuán)簇為研究對(duì)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(duì)了三種納米材料的物理性能的影響并預(yù)測(cè)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(dòng)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(jī)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(qiáng)度都會(huì)隨著溫度和納米線尺寸的增大而減?。煌瑫r(shí)在纖鋅礦結(jié)構(gòu)CdSe納米線的拉伸過(guò)程中，納米線發(fā)生了明顯的結(jié)構(gòu)相變，且首次觀測(cè)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(diǎn)與納米線的尺寸和生長(zhǎng)方向有很強(qiáng)的依賴關(guān)系：熔點(diǎn)會(huì)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(guò)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(cè)到內(nèi)部預(yù)熔解行為。⑵采用恒壓分子動(dòng)力學(xué)方法模擬研究了不同大小的Ni納米團(tuán)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(tuán)簇的熔點(diǎn)會(huì)隨著壓強(qiáng)和尺寸的增大而增大，且存在表面預(yù)熔現(xiàn)象。⑶通過(guò)在空心銅納米線的外層包裹以及內(nèi)部嵌入碳管，運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)的研究方法模擬研究了功能化碳納米管增強(qiáng)空心銅納米線的扭轉(zhuǎn)過(guò)程。分析了空心銅納米線的扭轉(zhuǎn)臨界角與