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PRL研究发现碳纳米管的多米诺现象物流

发布时间:2019-11-29 18:16:03 阅读: 来源:电陶炉厂家

科学网—PRL:研究发现碳纳米管的“多米诺”现象

纳米动力是实现纳米机械的重要条件,如何在纳米尺度上将其他能量转化为动能是当前纳米科技研究的热点。上海大学应用数学和力学研究所的张田忠教授通过计算机模拟,发现一定直径以上的碳纳米管经触发后会发生多米诺骨牌式的塌陷,释放相应的势能。基于这一现象,他进一步模拟了含有碳60 子弹 的碳纳米管 纳米枪 ,其出口速度可达1km/s,是真实枪械AK47的1.5倍,沙漠之鹰(Desert Eagle,DE)的10倍。该研究成果发表在《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 175501)上。单壁碳纳米管(SWCNTs)具有两种可能稳定存在的结构 管状或塌陷的层状。张田忠用分子动态方法模拟了管状SWCNTs在一头被外力压塌后的行为,结果发现,半径大于3.5纳米的单壁碳纳米管从能量较高的管状塌陷为能量较低的层状,并且从外力作用处开始沿着管的延伸方向发生多米诺骨牌式的连续塌陷,直至整条碳纳米管完全塌陷,并在此过程中释放相应的范德华势能。研究发现,发生多米诺骨牌的原因是,当管状SWCNTs的一圈碳原子发生塌陷时,所释放的动能足以触发邻近的一圈碳原子也发生塌陷,从而触发更远的部分发生塌缩。这种多米诺效应的速度高达1km/s。往SWCNTs中装入碳60分子形成 纳米豆荚 (nanopeapods)已在实验室实现。张田忠则模拟了当 纳米豆荚 外的SWCNTs发生塌陷时,其内的碳60分子被迫挤出的行为,并形象地将其比喻为 纳米枪 。经计算,碳60 子弹 射出SWCNTs管口的出口速度高达1.13km/s,是AK47冲锋枪的1.5倍,沙漠之鹰手枪的10倍。11月6日《自然》杂志重点推荐了该论文,并同时在 自然 中国 网站作为 亮点 进行了介绍。据张田忠介绍,他是在研究碳纳米管双稳开关器件的过程中发现这一现象的。下一步的研究目标是在实验室验证碳纳米管双稳器件的可行性。目前这一结果仅限于分子动力学模拟,但是张已有初步的实验方案。 也许不久的将来,我们可在实验中观察到这一现象 ,他说。当问到为什么想到将实验结果与兵器性能相比较时,张田忠说: 以前读书的时候特别喜欢玩CS(CouterStrike,反恐精英)游戏,而AK47和沙漠之鹰是我最喜欢的两种兵器。所以就拿来比较了。 (《物理评论快报》(PRL),101, 175501 (2008),Tienchong Chang)更多阅读(英文)PRL论文摘要《自然 中国》 亮点 报道

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