Моделирование углеродных наноструктур и их свойств методом молекулярной динамики
Диссертация
В начале 90-х экспериментаторам удалось получить не обычные углеродные нанотрубы, а их ветвистые аналоги. Примерно в это же время, теоретически было показано, что такие многотерминальные соединения из углеродных нанотруб с различной проводимостью представляют собой идеальные наноэлектронные устройства. Например, соединение из металлической и полупроводниковой нанотрубы выполняет функции… Читать ещё >
Список литературы
- Фейнман Р. Внизу полным-полно места: приглашение в новый мир физики / Р. Фейнман // Рос. Хим. Ж.- 2002.- № 46.- С. 4−8.
- Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon / S. Iijima // Nature-1991.- v. 354.-p. 56.
- Радушкевич JI.В. О структуре углерода, образующегося при термическом разложении окиси углерода на железном контакте / JI.B. Радушкевич, В. М. Лушкинович // Ж. Физ. Химии 1952.- т. 26.- С. 8893.
- Endo М. Structural improvement of carbon fibers prepared from benzene / M. Endo, T. Koyama, Y. Hishima // Jpn. J. Appl. Phys. 1976,-v. 15, — p. 2073−2076.
- Oberlin A. High resolution electron microscope observations of grafitized carbon fibers / A. Oberlin, M. Endo, T. Koyama // Carbon 1976.- v. 14.- p. 133−135.
- Carbon Nanotubes: synthesis, structure, properties and applications / eds. M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus.- Springer, Berlin, 2001.
- Елецкий A.B. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства / А. В. Елецкий // УФН- 2002.- т. 172.- С. 401−438.
- Елецкий А.В. Сорбционные свойства углеродных наноструктур / А.В. Елецкий//УФН-2004.-т. 174.-С. 1191−1231.
- Zhou D. Complex branching phenomena in the growth of carbon nanotubes / D. Zhou, S. Seraphin//Chem. Phys. Lett. 1995, — v. 238-p. 286−289.
- Structural and electronic properties of bent carbon nanotube / Ph. Lambin, A. Fonseca, J.P. Vigneron et al. // Chem. Phys. Lett. 2000.- v. 245 — p. 8589.
- Pure carbon nanoscale devices: nanotube heterojunctions / L. Chico, V.H. Crespi, L.X. Benedict et.al. // Phys. Rev. Lett. 1996.- v. 76 — p. 971−974.
- Carbon nanotube intramolecular junctions / Zh. Yao, H.W.Ch. Postma, L. Balents et. al. //Nature. 1999.- v. 402.-p. 273−276.
- Menon M. Carbon nanotube «T junctions»: nanoscale metal-semiconductor-metal contact / M. Menon, D. Srivastava // Phys. Rev. Lett. 1997.- v. 79-p. 4453−4456.
- Ballistic switching and rectification in single wall carbon nanotube Y junctions / A.N. Andriotis, M. Menon, D. Srivastava et al. // Appl. Phys. Lett. 2001.- v. 79.- p. 266−268.
- Rectification properties of carbon nanotube «Y junctions» / A.N. Andriotis, M. Menon, D. Srivastava et al. //Phys. Rev. Lett. 2001.- v. 87- p. 668 021−4.
- Transport properties of single-wall carbon nanotube Y junctions / A.N. Andriotis, M. Menon, D. Srivastava et al. // Phys. Rev. В 2002.- v. 65 — p. 165 416−1-13.
- Novel electrical switching behaviour and logic in carbon nanotube Y-junctions / P.R. Bandaru, C. Daraio, S. Jin et al. // Nat. Mater. 2005.- v. 4,-p. 663−666.
- Electric field effect in atomically thin carbon films / K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov et al. // Science 2004.- v. 306 — p. 666−669.
- Wallace P.R. The band theory of graphite / P.R. Wallace // Phys. Rev. -1947.- v. 71- p. 622−634.
- Сверхрешетки металл полупроводник (полуметалл) на графитовом листе с вакансиями / JI.A. Чернозатонский, П. Б. Сорокин, Е. Э. Белова и др. // Письма ЖЭТФ — 2006.- т. 84.- С. 141−145.
- Сверхрешетки, состоящие из «линий» адсорбированных пар атомов водорода на графене / J1.A. Чернозатонский, П. Б. Сорокин, Е. Э. Белова и др. // Письма ЖЭТФ 2007.- т. 85.- С. 84−89.
- Belova E. Mechanical properties of carbon nanotube bough junctions: A theoretical study / E. Belova, L.A. Chernozatoskii // Phys. Rev. В 2007.- v. 75.-p. 73 412−1-4.
- Arc-grown Y-branched carbon nanotubes observed by scanning tunneling microscopy (STM) / Z. Osvath, A.A. Koos, Z.E. Horvath et al. // Chem. Phys. Lett. -2002.- v. 365-p. 338−342.
- Li J. Growing Y-junction carbon nanotubes / J. Li, C. Papadopoulos, J. Xu // Nature. 1999.- v. 402,-p. 253−254.
- Y-junction carbon nanotubes / B.C. Satishkumar, P.J. Thomas, A. Govindaraj et al. // Appl. Phys. Lett.- 2000.- v. 77.- p. 2530−2532.
- Deepak F.L. Synthetic strategies for Y-junction carbon nanotubes / F.L. Deepak, A. Govindaraj, C.N.R. Rao // Chem. Phys. Lett. 2001.- v. 345 — p. 5−10.
- Li W.Z. Straight carbon nanotube Y junctions / W.Z. Li, J.G. Wen, Z.F. Ren // Appl. Phys. Lett.- 2001.- v. 79 p. 1879−1881.
- Y-junction carbon nanotubes grown by in situ evaporated copper catalyst / B. Gan, J. Ahn, Q. Zhang et al. // Chem. Phys. Lett. 2001.- v. 333 — p. 2328.
- Ting J.-M. Multijunction carbon nanotube network / J.-M. Ting, C.-C. Chang // Appl. Phys. Lett.- 2002.- v. 80.- p. 324−325.
- Controlled growth of Y-junction nanotubes using Ti-doped vapor catalyst / N. Gothard, C. Daraio, J. Gaillard et al. // NanoLett.- 2004.- v. 4 p. 213 217.
- Chernozatonskii L. Three-terminal junctions of carbon nanotubes: synthesis, structures, properties and applications / L. Chernozatonskii // J. Nanopartical Res.-2003.- v. 5.-p. 473−484.
- Choi Y.C. Synthesis of Y-junction single-wall carbon nanotubes / Y.C. Choi, W. Choi // Carbon.- 2005.- v. 43.-p. 2737−2741.
- Three-terminal carbon nanotube junctions: Current-voltage characteristics / L.W. Liu, J.H. Fang, L. Lu et al. // Phys. Rev. В 2005.- v. 71.- p. 1 554 241−4.
- Y-branching of single walled carbon nanotubes / P. Nagy, R. Ehlich, L.P. Biro et al. // Appl. Phys. A- 2000.- v. 70.- p. 481−483.
- Molecular junctions by joining single-walled carbon nanotubes / M. Terrones, F. Banhart, N. Grobert et al. // Phys. Rev. Lett. 2002.- v. 89- p. 75 505−1-4.
- Heyning O.T. A low cost method for the direct synthesis of highly Y-branched nanotubes / O.T. Heyning, P. Bernier, M. Glerup // Chem. Phys. Lett.-2005.- v. 409.-p. 43−47.
- Crespi V.H. Relations between global and local topology in multiple nanotube junctions / V.H. Crespi // Phys. Rev. В 1998.- v. 58,-p. 12 671.
- Chernozatonskii L.A. Classification of three-terminal nanotube junctions / L.A. Chernozatonskii, S.V. Lisenkov // Fullerenes, nanotubes, and carbon nanostructures 2004.- v. 12 -p. 105−109.
- Fabrication and electric-field-dependent transport measurements of mesoscopic graphite devices / Y. Zhang, J.P. Small, W.V. Pontius et al. // Appl. Phys. Lett.- 2005.- v. 86.-p. 73 104−1-3.
- Electronic confinement and coherence in patterned epitaxial grapheme / C. Berger, Z. Song, X. Li, et al. // Science.- 2006, — v. 312 p. 1191−1196.
- Shioyama H. Cleavage of graphite to grapheme / H. Shioyama // J. Mat. Sci. Lett.- 2001.- v. 20.- p. 499−500.
- Viculis L.M. A chemical route to carbon nanoscroll / L.M. Viculis, J.J. Mack, R.B. Kaner // Science.- 2003.- v. 299 p. 1361.
- Raman fingerprint of grapheme / A.C. Ferrari, J.C. Meyer, V. Scardaci et al. // http://arxiv.org/abs/cond-mat/606 284.-20Q6.
- Chernozatonskii L.A. Polymerized nanotube structures new zeolites? / L.A. Chernozatonskii // Chem. Phys. Lett. — 1998.- v. 297.- p. 257−260.
- A theoretical study of buckminsterfiillerene reaction products: Сбо+Сбо / D.L. Strout, R.L. Muny, C. Xu et al. // Chem. Phys. Lett. 1993.- v. 214.-p. 576−582.
- New phases of Сбо synthesized at high pressure / Y. Iwasa, T. Arima, R.M. Fleming et al. // Science. 1994.- v. 264- p. 1570−1572.
- A.M. Rao, P. Zhou, K.A. Wang et al. // Science. 1993.- v. 259 — p. 955.
- Single-crystalline (KC6o)n: A conducting linear alkali fulleride polymer / S. Pekker, A. Janossy, L. Mihaly et al. // Science. 1994.- v. 265 — p. 10 771 078.
- Eklund P.C. Fullerene polymers and fullerene polymers composites / P.C. Eklund, A.M. Rao. Springer, New York, 2000.- 395 p.
- Макарова Т.А. Электронная структура фуллеренов и фуллеритов / Т. А. Макарова, И. Б. Захарова СПб.: Наука, 2001. — 70 с.
- A new phase transition in the T-P diagram of C6o fullerite / I.O. Bashkin, V.I. Rashchupkin, A.F. Gurov et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 1994.- v. 6.-p. 7491−7498.
- Углеродные системы из полимеризованных нанотруб: кристаллическая и электронная структуры / JT.A. Чернозатонский, М. Менон, Т. Ю. Астахова и др. // Письма в ЖЭТФ 2001.- Т. 74 — С. 523−527.
- Superhard phase composed of single-wall carbon nanotubes / M. Popov, M. Kyotani, R.J. Nemanich et al. // Phys. Rev. В 2002.- v. 65 — p. 33 408−1-4.
- Brenner D.W. Empirical potential for hydrocarbons for use in simulating the chemical vapor deposition of diamond films / D.W. Brenner // Phys. Rev. В 1990.- v. 42.-p. 9458−9471.
- Mechanics of carbon nanotubes / D. Qian, G.J. Wagner, W.K. Liu et al. // Appl. Mech. Rev. 2002.- v. 55.-p. 495−533.
- Srivastava D. Nanomechanics of carbon nanotubes and composites / D.
- Srivastava, C. Wei, K. Cho // Appl. Mech. Rev. 2003.- v. 56 — p. 215−230. 61. Елецкий A.B. Механические свойства углеродных наноструктур и материалов на их основе / А. В. Елецкий // УФН — 2007.- Т. 177.- С. 233 274.
- Чернозатонский J1.A. Эффект слипания ветвей Y-соединения углеродных нанотруб / J1.A. Чернозатонский, И. В. Пономарева // Письма в ЖЭТФ 2003.- Т. 78, — С. 777−781.
- A second-generation reactive empirical bond order (REBO) potential energy expression for hydrocarbons / D.W. Brenner, O.A. Shenderova, J. A. Harrison et al. //J. Phys.: Condens. Matter. 2002.- v. 14.-p. 783−802.
- Tsai P.-C. Coalescence, melting, and mechanical characteristics of carbon nanotube junctions / P.-C. Tsai, Y.-R. Jeng, T.-H. Fang // Phys. Rev. В -2006.- v. 74.-p. 45 406−1-10.
- Попл Д.А. Квантово-химические модели / Д. А. Попл // УФН 2002.- Т. 172.-С. 349−356.
- Hohenberg P. Inhomogeneous electron gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Phys. Rev.- 1964,-v. 136-p. B864-B871.
- Kohn W. Self-consistent equations including exchange and correlation effects / W. Kohn, L.J. Sham // Phys. Rev.- 1965, — v. 140.- p. A1133-A1138.
- K0H В. Электронная структура вещества волновые функции и функционалы плотности / В. Кон // УФН — 2002.- Т. 172.- С. 336−348.
- Koster G.F. Wave functions for impurity levels / G.F. Koster, J.C. Slater // Phys. Rev.- 1954.- v. 95.- p. 1167−1176.
- Menon M. Nonorthogonal tight-binding molecular-dynamics scheme for silicon with improved transferability / M. Menon, K.R. Subbaswamy // Phys. Rev. В 1997.- v. 55.-p. 9231−9234.
- Menon M. Generalized tight-binding molecular dynamics scheme for heteroatomic systems: Application to SimCn clusters / M. Menon // J. Chem. Phys.-2001.-v. 114,-p. 7731−7735.
- Хеерман Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике, Пер. с англ. / Под ред. С. А. Ахманова М: Наука. Гл. Ред. физмат. лит., 1990.- 176 с.
- Гулд X. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х частях. Часть 1: Пер. с англ./ X. Гулд, Я. Тобочник М.: Мир, 1990. — 349 с.
- Abel G.C. Empirical chemical pseudopotential theory of molecular and metallic bonding /G.C. Abel //Phys. Rev. В 1985.- v. 31.-p. 6184−6196.
- Tersoff J. New empirical-model for the structural properties of silicon / J. Tersoff // Phys. Rev. Lett. 1986.- v. 56.-p. 632−635.
- Tersoff J. New empirical-approach for the structure and energy of covalent systems/J. Tersoff//Phys. Rev. В 1988.- v. 37.-p. 6991−7000.
- Tersoff J. Empirical interatomic potential for carbon, with applications to amorphous carbon / J. Tersoff// Phys. Rev. Lett. 1988.- v. 61.- p. 28 792 882.
- Tersoff J. Modeling solid-state chemistry interatomic potentials for multicomponent systems / J. Tersoff // Phys. Rev. В — 1989.- v. 39 — p. 5566−5568.
- Mechanical properties of nanotubule fibers and composites determined from theoretical calculations and simulations / S.B. Sinnott, O.A. Shenderova, C.T. White et al. //Carbon 1998.- v. 36.-p. 1−9.
- Robertson D.H. On the way to fullerenes: molecular dynamics study of the curling and closure of graphitic ribbons / D.H. Robertson, D.W. Brenner, C.T. White//J. Chem. Phys. 1992.- v. 96.-p. 6133−6135.
- Robertson D.H. Temperature-dependent fusion of colliding Сбо fullerenes from molecular dynamics simulations / D.H. Robertson, D.W. Brenner, C.T. White //J. Chem. Phys. 1995.- v. 99.-p. 15 721−15 724.
- Ion pickup of large, surface-adsorbed molecules: a demonstration of the Eley-Rideal mechanism / E.R. Williams, G.C. Jones Jr., L. Fang et al. // J. Am. Chem. Soc. 1992.-v. 114.-p. 3207−3210.
- Alfonso D.R. Hydrocarbon adsorption on a diamond (100) stepped surface / D.R. Alfonso, S.E. Ulloa, D.W. Brenner // Phys. Rev. В 1994.- v. 49.- p. 4948−4952.
- Robertson D.H. Energetics of nanoscale graphitic tubules / D.H. Robertson, D.W. Brenner, J.W. Mintmire // Phys. Rev. В 1992.- v. 45.- p. 1 259 212 595.
- Garg A. Effect of chemical functionalization on the mechanical properties of carbon nanotubes / A. Garg, S.B. Sinnott // Chem. Phys. Lett. 1998.- v. 295.-p. 273−278.
- Mao Z. Molecular dynamics simulations of the filling and decorating of carbon nanotubules / Z. Mao, A. Garg, S.B. Sinnott // Nanotechnology -1999.-v. 10.-p. 273−277.
- Ni B. Chemical functionalization of carbon nanotubes through energetic radical collisions / B. Ni, S.B. Sinnott // Phys. Rev. В 2000.- v. 61 — p. R16343- R16346.
- A combined computational and experimental study of ion-beam modification of carbon nanotube bundles / B. Ni, R. Andrews, D. Jacques et al. // J. Phys. Chem. В -2001.-v. 105.-p. 12 719−12 725.
- Garg A. Interactions of carbon-nanotubule proximal probe tips with diamond and grapheme / A. Garg, J. Han, S.B. Sinnott // Phys. Rev. Lett. -1998.- v. 81.- p. 2260−2263.
- Kang J.W. The electroemission of endo-fullerenes from a nanotube / J.W.Kang, H.J. Hwang // Nanotechnology 2004.- v. 15-p. 1825−1830.
- Stable configurations of C2o and C2g encapsulated in single wall carbon nanotubes / L. Zhou, Z.Y. Pan, Y.X. Wang et al. // Nanotechnology 2006.-v. 17-p. 1891−1894.
- Los J.H. Intrinsic long-range bond-order potential for carbon: performance in Monte Carlo simulations of graphitization / J.H. Los, A. Fasolino // Phys. Rev. В 2003.- v. 68.-p. 24 107−1-14.
- Verlet L. Computer «experiments» on classical fluids. I. Thermodynamical properties of Lennard-Jones molecules / L. Verlet // Phys. Rev. 1967.- v. 159.-p. 98−103.
- Beeman D. Some multistep methods for use in molecular dynamics calculations / D. Beeman // J. Сотр. Phys. 1976.- v. 20, — p. 130−139.
- Корн Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров)/ Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1973. — 832 с.
- Яворский Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. М.: Наука, 1965. — 848 с.
- Kirkpatrick K.S. Optimization by simulated annealing / K.S. Kirkpatrick, C.D. Gelatt Jr., M.P. Vecchi//Science. 1983.- v. 220-p. 671−680.
- Ma J. Simulated annealing using the classical density distribution / J. Ma, J.E. Straub//J. Chem. Phys. 1994.- v. 101.-p. 533−541.
- Ballone P. Simulated annealing of carbon clusters / P. Ballone, P. Milani // Phys. Rev. В 1990.- v. 42, — p. 3 201−1-4.
- Tomanek D. Growth regimes of carbon clusters / D. Tomanek, M. A. Schluter // Phys. Rev. Lett. -1991.- v. 67.-p. 2 331−1-4.
- Hollow diamonds: stability and elastic properties / G. Benedek, E. Galvani, S. Sanguinetti et al. // Chem. Phys. Lett. 1995, — v. 244, — p. 339 344.
- Kohler Th. Molecular-dynamics study of nitrogen impurities in tetrahedral amorphous carbon / Th. Kohler, G. Jungnickel, Th. Frauenheim // Phys. Rev. В 1999.- v. 60.-p. 10 864−1-8.
- Lu Z-Y. Structures and dynamical properties of Cn, Sin, Gen, and Snn clusters with n up to 13 / Z-Y. Lu, C-Z. Wang, K.-M. Ho // Phys. Rev. В -2000.- v.61.-p. 2 329−1-6.
- Hodak M. Ordered phases of fullerene molecules formed inside carbonnanotubes/M. Hodak, L.A. Girifalco//Phys. Rev. В 2003.- v. 67-p. 75 419−1-4.
- Allinger N.L. Conformational analysis. 130. MM2. A hydrocarbon force field utilizing VI and V2 torsional terms / N.L. Allinger // J. Am. Chem. Soc. 1977.- v. 99.-p. 8127−8134.
- Haile J.M. Extensions of the molecular dynamics simulation method. II. Isothermal systems / J.M. Haile, S. Gupta // J. Chem. Phys. 1983.- v. 79.-p. 3067−3076.
- Irradiation-induced magnetism in graphite: A density functional study /P.O. Lehtinen, A.S. Foster, Y. Ma et al. //Phys. Rev. Lett. 2004.- v. 93-p. 187 202−1-4.
- Ferromagnetic spots in graphite produced by proton irradiation / K.H. Han, D. Spemann, P. Esquinazi et al. // Ads. Mater. 2003.- v. 15 — p. 17 191 722.
- Metastable structures and recombination pathways for atomic1. V Vhydrogen on the graphite (0001) surface / L. Hornekser, Z. Sljivancanin, W. Xu et al. // Phys. Rev. Lett. 2006.- v. 96.-p. 156 104−1-4.
- The structure of suspended graphene sheets / J.C. Meyer, A.K. Geim, M.I. Katsnelson et al. // Nature 2007,-v. 446, — p. 60−63.
- Yin M. T. Structural theory of graphite and graphitic silicon / M. T. Yin, M. L. Cohen // Phys. Rev. В 1984.- v. 29.- p. 6996 — 6998.
- Sofo J.O. Graphane: A two-dimensional hydrocarbon / J.O. Sofo, A.S. Chaudhari, G.D. Barber// Phys. Rev. В 2007.- v. 75.-p. 153 401−1-4.
- Localization and quantization in covalently bonded carbon nanotube junctions / F. Cleri, P. Keblineski, I. Jang et al. // Phys. Rev. В 2004.- v. 69.-p. 121 412®-121 415®.
- Electrical transport through carbon nanotube junctions created by mechanical manipulation / H.W.Ch. Postma, M. Jonge, Z. Yao et al. // Phys. Rev. В 2000.-v. 62,-p. R10653-R10656.
- Catalytic growth of single-wall carbon nanotubes from metal particles / J.H. Hafner, M.J. Bronikowski, B.R. Azamian et al. // Chem. Phys. Lett. -1998.-v. 296.-p. 195−202.
- Gas-phase catalytic growth of single-walled carbon nanotubes from carbon monoxide / P. Nikolaev, M.J. Bronikowski, R.K. Bradley et al. // Chem. Phys. Lett. 1999.-v. 313.- p. 91−97.
- Лазерно-индуцированные эффекты в спектрах комбинационного рассеяния света в одностенных углеродных нанотрубках / С. Н. Бокова, В. И. Конов, Е. Д. Образцова и др. // Квантовая электроника 2003.- т. 33.- С. 645−650.
- Моделирование плотности одноэлектронных состояний для одностенных нанотрубок из углерода и нитрида бора / А. В. Осадчий, Е. Д. Образцова, С. В. Терехов и др. // Письма в ЖЭТФ 2003.- т. 77.- С. 479−484.
- Menon M. Covalent bonding between fiillerenes p. 229−240 from Fullerene Polymers and Fullerene Polymer Composites / M. Menon, K.R. Subbaswamy // Springer, 2000.
- Crystalline Ropes of Metallic Carbon Nanotubes / A. Thess, R. Lee, P. Nikolaev et al. // Science 1996.- v. 273- p. 483−487.
- A three-terminal carbon nanorelay / S.W. Lee, D.S. Lee, R. E. Morjan et al. // NanoLett. 2004.- v. 4.- p. 2027−2030.
- Храповой механизм — Википедия Электронный ресурс. -Режим доступа: http://en.wikipedia.org/wiki
- Molecular dynamics simulations of carbon nanotube-based gears / J. Han, A. Globus, R. Jaffe et al. // Nanotechnology 1997.- v. 8.- p. 95−102.