碳纳米材料分子吸附性能的数值模拟
发布时间：2020-05-24 01:31
【摘要】：本文研究有机分子在碳纳米颗粒材料表面的吸附过程。我们使用分子力学方法模拟多种碳氢化合物与不同尺寸的洋葱状碳纳米颗粒之间的相互作用。我们发现相对于脂肪族而言,芳香族分子更易吸附于碳纳米材料表面,这与碳纳米颗粒的sp2杂化的晶格结构有关。这种选择性吸附有利于在星际介质中形成多环芳烃和类富勒烯结构。通过模拟我们还观察到,随着吸附物的增多,有机分子会优先在碳纳米颗粒表面形成二维薄层,之后再形成三维团簇。这表明在星际介质中发现的层叠状纳米结构很有可能是通过这样的逐层形成过程产生的。我们揭示了碳纳米颗粒在星际介质中作为选择性催化剂的关键作用:它们可为气相分子云中的星际多环芳烃、高富勒烯和烟灰的形成提供选择性催化的反应基底。这些发现为探寻宇宙中生命的起源提供了线索。
【图文】：
在能量最小化的过程中，我们不考虑温度的影响，这主要是因为在计算原子逡逑轨迹的过程中温度并没有实际的物理意义。从物理的角度来看，一个系统的最终逡逑状态对应于系统冷却到０Ｋ时原子的组态，如图３－２所示，如果在位置１和位置２逡逑之间，有一个位于平衡位置０附近的悬臂梁在振动，无论我们从位置１、位置２逡逑或者二者之间的任意位置开始振动，这个悬臂梁最后都会处于平衡位置０附近，逡逑也是就说系统的能量最小化的结果总是对应于０态。逡逑逦一＇逡逑逦逦逦邋逦邋＇逡逑０邋＼逡逑逦邋Ｉ逡逑逦逦邋／逡逑￣邋？、＇、邋／逡逑＼邋？逡逑图３－２悬臂梁在两个位贾之间振动的示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ．邋３－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ａ邋ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ邋ｂｅａｍ邋ｖｉｂｒａｔｉｎｇ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋２邋ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ逡逑梯度法是目前最流行的能量最小化方法。该方法的基本思想是利用原子的合逡逑力来移动原子，，而原子的合力可以通过总势能的负梯度来计算：逡逑Ｆ（ｒｉ）＝Ｗｒ：Ｕ，０＇逦ｙｉ邋＝邋＼，．．．，Ｎ逦（３－１）逡逑其中ｒ，是指原子ｉ的位置，是系统的总势能。逡逑一般来说，势能梯度的解析公式是梯度法所必须的。如果没Q嚕颐切枰棋义纤愠鱿低匙苣芎氖档际Ｔ谡庵智榭鱿拢校铮鳎澹欤旆较蛏柚梅ɑ颍模铮鳎睿瑁椋欤戾义系ヒ环ㄍǔ１忍荻确ǜ哂行省ｅ义希保峰义
本文编号：2678255
【图文】：
在能量最小化的过程中，我们不考虑温度的影响，这主要是因为在计算原子逡逑轨迹的过程中温度并没有实际的物理意义。从物理的角度来看，一个系统的最终逡逑状态对应于系统冷却到０Ｋ时原子的组态，如图３－２所示，如果在位置１和位置２逡逑之间，有一个位于平衡位置０附近的悬臂梁在振动，无论我们从位置１、位置２逡逑或者二者之间的任意位置开始振动，这个悬臂梁最后都会处于平衡位置０附近，逡逑也是就说系统的能量最小化的结果总是对应于０态。逡逑逦一＇逡逑逦逦逦邋逦邋＇逡逑０邋＼逡逑逦邋Ｉ逡逑逦逦邋／逡逑￣邋？、＇、邋／逡逑＼邋？逡逑图３－２悬臂梁在两个位贾之间振动的示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ．邋３－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ａ邋ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ邋ｂｅａｍ邋ｖｉｂｒａｔｉｎｇ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋２邋ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ逡逑梯度法是目前最流行的能量最小化方法。该方法的基本思想是利用原子的合逡逑力来移动原子，，而原子的合力可以通过总势能的负梯度来计算：逡逑Ｆ（ｒｉ）＝Ｗｒ：Ｕ，０＇逦ｙｉ邋＝邋＼，．．．，Ｎ逦（３－１）逡逑其中ｒ，是指原子ｉ的位置，是系统的总势能。逡逑一般来说，势能梯度的解析公式是梯度法所必须的。如果没Q嚕颐切枰棋义纤愠鱿低匙苣芎氖档际Ｔ谡庵智榭鱿拢校铮鳎澹欤旆较蛏柚梅ɑ颍模铮鳎睿瑁椋欤戾义系ヒ环ㄍǔ１忍荻确ǜ哂行省ｅ义希保峰义
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