一维纳米孔道材料中扩散的分子动力学模拟.pdf

图书分类号 064 密级非密
UDC 注 1
硕士学位论文
一维纳米孔道材料中扩散中扩散的
分子动力学模拟
梁晓风
指导教师(姓名、职称) 杨晓峰、教授
申请学位级别硕士学位
专业名称凝聚态物理
论文提交日期年月日
论文答辩日期年月日
学位授予日期______年____月______日
论文评阅人
答辩委员会主席
2011 年 5 月 31 日
原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独
立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含
其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡
献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人
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论文作者签名: 日期:
关于学位论文使用权的说明
本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定,其中包括:
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后遵守此规定)。
签名: 日期:
导师签名: 日期:
一维纳米孔道中扩散行为的分子动力学模拟
摘要
一维纳米材料因为其尺寸原因,在电、光、磁等方面表现出不同于宏观材料的独特
性质。对它的研究,具有十分重要的意义。随着分子动力学模拟技术的快速发展,分子
动力学计算已广泛地应用于材料学、物理、化学、生物和医药等各个领域。通过对分子
动力学模拟计算得到的结果进行分析,可以得到一些实验无法获得的信息,对揭示理论
机理起着非常重要的作用。
利用分子动力学模拟方法对乙烷分子在一维纳米孔道中扩散行为进行了模拟,主要
是乙烷分子在单壁碳纳米管和 VET 分子筛的一维形态中的扩散行为。分析模拟结果发
现:
1、当碳纳米管的直径相同时,碳纳米管的类型不影响乙烷在单壁碳纳米管
中的扩散,都为正常扩散;
2、随着碳纳米管直径的增大,乙烷的方均位移随之增大,径向分布函数的
峰值随之增大;但乙烷在不同直径的碳纳米管中的扩散却相同,都为正常扩散;
3、随着负载量的增大,通过分析扩散指数α得知:乙烷在 VET 分子筛中的
扩散由正常扩散转变一种过渡扩散(处于正常扩散和单队列扩散之间),之后又转变为
正常扩散;
4、通过统计通过事件的数目和观测乙烷团簇的运动是确定乙烷在 VET 分子
筛的扩散不是单队列扩散。
关键词:分子动力学模拟,碳纳米管,乙烷,VET 分子筛
Molecular Dynamic Simulations for the Diffusive Behaviours in
One-demension Nanopores
Abstract
One demensional nanomaterials have some unique properties different from the
macroscopic materials in terms of electrics, optics and ics. It is extremely important to
study the rapid development of molecular dynamical simulations,it has been widely
used in many fields like materials, physics, chemistry, biochemistry and medicine.
Much imformation unavailable in the experiments is got by analyzing the results of molecular
dynamical simulations, which help reveal the theorical regime.
We simulate diffusivities of ethane molecules in the one-demension nanomaterials by
employing molecular dynamical simulations, especially the diffusivities of ethane molecules
in the single-wall carbon nanotubes and one demensional VET molecular s