工程材料學

封面介紹：碳納米管（carbon nanotube）自1991年被發(fā)現(xiàn)以來便受到了廣泛的關(guān)注，以其優(yōu)異的力學、電學及熱學性質(zhì)被公認為微納米尺度最具有應用前景的材料.碳管獨特的準一維中空管狀結(jié)構(gòu)，使其能夠容納其他原子或分子構(gòu)成新型納米結(jié)構(gòu).碳納米豆莢（carbon nanopeapod）便是其中典型代表，其結(jié)構(gòu)為碳管中填充富勒烯C60分子，碳管形似于豆莢的果皮，C60分子形似于豆莢中的果實.碳豆莢中C60分子的存在賦予了碳管新奇的功能特性，為納米碳質(zhì)材料的設計、納米器件的開發(fā)提供了新思路.研究表明，在范德瓦耳斯力和滑動摩擦力的共同作用下，碳豆莢中的單個 C60分子沿著碳管軸向做周期性振蕩運動.振蕩頻率高達數(shù)10 GHz.該頻率可以通過改變碳管結(jié)構(gòu)（如管長、管徑、管壁層數(shù)等）或/和工作環(huán)境溫度進行調(diào)節(jié).碳豆莢的振蕩特性為高品質(zhì)納米振蕩器的開發(fā)提供了可能，它有望廣泛應用于機械、醫(yī)療、科學研究等領(lǐng)域.封面顯示的是碳納米豆莢的結(jié)構(gòu)，詳見崔柳等人文（p1414）.

碳納米豆莢內(nèi)C60分子振蕩行為的模擬

崔柳，馮妍卉，檀鵬，等

利用AIREBO勢函數(shù)、L-J勢函數(shù)結(jié)合分子動力學模擬方法，對碳納米豆莢中C60分子的振蕩行為進行了模擬.分別討論了環(huán)境溫度、碳管管壁層數(shù)及C60分子填充個數(shù)對碳納米豆莢振蕩性能的影響.研究表明，C60分子沿著碳管軸向做阻尼振蕩運動.隨著溫度升高，振蕩頻率逐漸減小，振幅衰減速度加快.增加碳管管壁層數(shù)使 C60分子與管壁間的范德瓦耳斯力增大而滑動摩擦力減小，因而有益于形成穩(wěn)定振蕩.由于C60分子間受力隨距離變化以及分子間存在碰撞，增加C60分子填充個數(shù)并不能觀察到穩(wěn)定振蕩.

振蕩；碳納米管；C60分子；碳納米豆莢；分子動力學

來源出版物：科學通報， 2015， 60（15）： 1414-1419聯(lián)系郵箱：馮妍卉，yhfeng@me.ustb.edu.cn