Введение 3
Глава 1. НАНОТРУБКИ 4
1.1 История открытия 4
1.2. Структура нанотрубок 5
1.3. Свойства нанотрубок 8
1.4. Возможные применения нанотрубок 10
Глава 2. Взаимодействие открытого потенциала и его нанотрубка
проницаемостей: Молекулярно-динамическое моделирование 12
2.1 Краткий обзор литературы 12
2. 2 Модифицированный потенциал взаимодействия 14
2.3. Движение пробной молекулы в осевой плоскости трубы 16
2.4 Результаты расчетов по континуальной модели 19
2.5 Результаты расчетов по дискретной модели 22
Заключение 31
Список использованных источников 32
Занимаясь изучением осадка, который образуется на катоде при распылении графита в электрической дуге японский исследователь Иджима в 1991 году обратил внимание на необычную структуру осадка, состоящий из микроскопических нитей и волокон. Ученые, при разрезании тонкой трубочки вдоль продольной оси, обнаружили, что она состоит из одного или нескольких слоев, каждый из которых представляет собой гексагональную сетку графита, основу которой составляют шестиугольники с расположенными в вершинах углов атомами углерода. Расстояние между слоями равно 0,34 нм, как и между слоями в кристаллическом графите. Верхние концы трубочек закрыты многослойными полусферическими крышечками, где каждый слой состоит из шестиугольников и пятиугольников, которые напоминают структуру половинки молекулы фуллерена. Протяженные структуры, состоящие из свернутых гексагональных сеток с атомами углерода в узлах, получили название нанотрубок. Открытие нанотрубок вызвало большой интерес у исследователей, которые занимаются созданием материалов и структур с необычными физико-химическими свойствами.[7]
Цель работы - разработка математических моделей взаимодействия молекул с открытой нанотрубкой и изучение ее проницаемости и сорбционного движения вокруг нее.
Задачи:
1. Анализ литературы по теме исследования
2. Создание физической и численной моделей взаимодействия
3. Расчет взаимодействия молекул с нанотрубкой по предложенной численной модели
В отличие от пор в графене, где размер зоны проницаемости существенно отличается от размера пор, в трубках наблюдается удивительный результат, который заключается в том, что нанотрубка на самом деле не имеет этой разницы в размерах. Молекулярный объект приближась к трубке, сначала захватывает ее а затем удерживает. Причина этого явления заключается в распределении потенциала взаимодействия трубки с молекулами. Этот потенциал имеет длинный наклон потенциальной ямы, в непосредственной близости от входа в трубку и выхода из нее.
Решение вопросов наномеханики и нанофильтрации требуют разработки подходов и методов для определения интегрального взаимодействия нанообъектов различной формы. Схема взаимодействия молекулярных структур, таких как графит, фуллерены и нанотрубки, которые являются поверхностными кристаллами, полностью определяется
интегрированием потенциала межмолекулярного взаимодействия по поверхности этих объектов. В результате мы имеем соотношение, определяющее взаимодействие этих молекулярных структур с пробными молекулами и друг с другом. После чего могут быть решены проблемы молекулярного прохождения через наноструктуры и задачи сорбции компонентов природного газа высокомолекулярными структурами.
В ходе выполнения бакалаврской работы была разработана математическая модель взаимодействия молекул с открытой нанотрубкой и изучены особенности ее проницаемости и сорбционного движения вокруг нее.
В процессе выполнения бакалаврской работы была написана и отправлена в печать одна статья.
