Аннотация:
Проведено моделирование инкапсулированных углеродных нанотрубок, лежащих на плоской подложке. Показано, что инкапсуляция нанотрубок (покрытие листом графена или гексагонального нитрида бора) способствует их коллапсированию. Покрытие нанотрубки листом приводит к появлению на ее поверхности эффективного (внутреннего) давления, которое на некоторых участках может достигать максимальных значений в 8 GPa. Среднее значение внутреннего давления монотонно уменьшается с увеличением диаметра нанотрубки (увеличение в два раза диаметра приводит более чем двукратному уменьшению давления). Показано, что внутри инкапсулированного кластера нанотрубок давление распределяется равномерно. Для кластера нанотрубок с индексом хиральности (5,0) внутреннее давление может достигать 2 GPa. Инкапсуляция позволяет более чем в десять раз повысить энергию взаимодействия нанотрубок. Объединение двух инкапсуляций позволяет получить энергетический выигрыш в 1.22 eV, но их сближение требует преодоления энергетического барьера в 0.14 eV (инкапсуляции на малых расстояниях притягиваются, на больших – отталкиваются). Покрытие кластера нанотрубок листом графена значительно повышает его устойчивость. Методом молекулярной динамики показано, что инкапсулированный кластер сохраняет свою кристаллическую структуру при $T<$ 500 K, а при более высокой температуре происходит его плавление, сопровождаемое значительным увеличением объема межслоевой полости (кармана), в которой он находится. Полость принимает форму полуокружности, а ее объем монотонно увеличивается с ростом температуры.
Полный текст:
PDF файл (2227 kB)