碳納米管和二硫化鉬納米管振蕩器的分子動力學研究.pdf

1、隨著科技日新月異的發(fā)展，納米科學作為本世紀的一門前沿科學，起到了舉足輕重的作用。納米材料所具有的一些獨特性能，為下一代性能卓越且構造精細的儀器件的開發(fā)提供了可能。本文以當下研究熱門的納米機電系統(tǒng)為對象，提出了基于兩種不同材料設計的納米振蕩器—傳統(tǒng)的雙壁碳納米管(Carbon Nanotube, CNT)振蕩器和新型的雙壁異質CNT@MoS2納米管振蕩器。并采用經典的分子動力學方法，研究了納米振蕩器的振蕩行為特性以及相關參數(shù)對其振蕩行為的

2、影響，其主要研究內容如下：
　　(1)此次在對扶手椅型@鋸齒型的雙壁碳納米管體系的研究中，本文首次提出了一種全新的方法—螺旋上升法，即通過給扶手椅型的內管施加一個螺旋上升長度以此來改善內管的振蕩行為。運用分子動力學模擬的方法，我們分析了不同大小的螺旋上升長度對內管振蕩穩(wěn)定性、振蕩幅度和振蕩頻率的影響。研究發(fā)現(xiàn)內管的振蕩行為對螺旋上升長度很敏感。扶手椅型的內管在逐漸增加螺旋上升長度后，其軸向的自激發(fā)振蕩行為有所改善，且當扶手椅型的內

3、管所具有的螺旋上升長度大小為1nm時，在800ps后，它能保持穩(wěn)定的振蕩且其振蕩的平衡位置與初始時刻的位置也能相互匹配。通過此次模擬，我們發(fā)現(xiàn)可以給扶手椅型的內管施加一個合適的螺旋上升長度來設計一種穩(wěn)定和低耗散的旋轉自激發(fā)雙壁碳納米管振蕩器。
　　(2) CNT@MoS2雙壁納米管振蕩器在此次研究中首次通過了分子動力學的方法對其振蕩行為進行了考察。模擬結果顯示，本次研究的異質形態(tài) CNT@MoS2雙壁納米管振蕩器，其內管能在間距值

4、為0.289nm~0.681 nm的范圍內穩(wěn)定而持續(xù)的振蕩且其振蕩頻率能達到吉兆赫茲以上，與傳統(tǒng)的碳納米管振蕩器相比，異質形態(tài)的 CNT@MoS2納米管振蕩器具有很寬的間距優(yōu)勢。模擬結果還顯示CNT@MoS2雙壁納米管的內、外管具有不同的管狀結構特征時，其更適合充當?shù)蛽p耗振蕩的納米振蕩器。
　　(3)通過分子動力學方法，首次研究了旋轉型CNT@MoS2雙壁納米管體系其內管軸向的自激發(fā)振蕩行為。模擬結果顯示，CNT@MoS2雙壁納米

5、管體系其內管能在5GHz~500GHz的旋轉頻率下一直保持持續(xù)而穩(wěn)定的軸向振蕩，且其振蕩頻率能達到吉兆赫茲，而對于以往傳統(tǒng)的旋轉型雙壁碳納米管體系其內管的自激發(fā)振蕩行為要經過很長一段時間的激勵才能保持穩(wěn)定的振蕩。模擬中還研究了溫度對旋轉型CNT@MoS2雙壁納米管振蕩行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)當體系的溫度低于300K時，內管沿軸向的振蕩行為在整個模擬過程中表現(xiàn)的很穩(wěn)定且內管的振蕩幅度和振蕩頻率隨著溫度的升高都有所增加；而當體系溫度達到300K