黑磷片自组装成纳米管的分子动力学模拟

发布时间：2018-08-08 15:21

【摘要】：二维黑磷材料因其优异的电学性能,目前备受关注。与石墨烯不同,其相对应的一维材料,即黑磷纳米管,并没在实验中发现并成功制备。在理论或实验中找到一种能够成功制备黑磷纳米管的方法显得尤为紧迫。本文采用分子动力学方法,尝试讨论以碳纳米管为轴(基底材料),通过诱发具有非钝化边界的矩形黑磷纳米片自组装的方法制作黑磷纳米管。研究取得如下成果:其一,研究黑磷纳米带在低温(≤50K)下,矩形黑磷片沿着可自由转动的碳纳米管卷曲成管的自组装过程。讨论了碳纳米管手性、半径以及系统温度等因素对自组装过程的影响。在8K条件下,当黑磷片具有完美长度时可以形成黑磷纳米管;如保证碳管管径相同,则斜手性碳管诱发自组装成管需要更长的时间;在50K以及以上时,即使具有完美长度的黑磷片也难以被碳纳米管吸引并缠绕成管。该工作证实了采用自组装方式制作黑磷纳米管的猜想。其二,在制备用于自组装的长黑磷片实验中,黑磷片表面可能会吸附短小的碎片,即被污染。为了考察受污染的黑磷片(BP1)自组装成管的可行性,本文选用小的方形黑磷片(BP2)作为碎片,考察碎片BP2在BP1上的位置对于BP1自组装结果的影响。当BP1介于BP2和碳纳米管之间时,具有理想长度的BP1可以自组装成纳米管,期间,BP2在BP1内的相当位置影响黑磷纳米管的手性,即可能得到斜手性黑磷纳米管。当BP2介于BP1和碳纳米管之间时,无论BP2在BP1表面的相对位置如何,BP1都不能自组装成纳米管。上述研究工作为制作黑磷纳米管提供参考。
[Abstract]:Due to its excellent electrical properties, two-dimensional black phosphorus materials have attracted much attention. Unlike graphene, the corresponding one-dimensional material, black phosphorus nanotubes, was not found in the experiment and successfully prepared. It is urgent to find a way to successfully prepare black phosphorus nanotubes in theory or experiment. In this paper, using molecular dynamics method, we try to discuss the fabrication of black phosphorus nanotubes using carbon nanotubes as the axis (substrate material) by inducing self-assembly of rectangular black phosphorus nanoparticles with non-passivating boundary. The main results are as follows: firstly, the self-assembly process of black phosphorus nanotubes at low temperature (鈮，

本文编号：2172195