C10H16@SWCNTs豆荚型一维纳米结构的电子结构及高压研究

项目名称： C10H16@SWCNTs豆荚型一维纳米结构的电子结构及高压研究

项目编号： No.11504150

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 姚震

作者单位： 辽宁工业大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 具有自组装特性的金刚烷分子（C10H16）是金刚烷烃类分子（Diamondoids）中最小的分子。将其填充到单臂碳纳米管中（SWCNT）时，形成的豆荚型纳米结构（C10H16@SWCNTs）在纳米电子器件领域具有卓越的应用前景。本项目应用理论模拟的方法，通过对C10H16@SWCNTs豆荚型结构在常压下的取向能和电子结构的研究，分析碳管的手性、直径和C10H16分子的取向对其电子结构影响的物理机制，预测稳定且具有优异电学性能的豆荚型结构。利用基于密度泛函理论的第一性原理，研究C10H16@SWCNTs的高压行为，动力学模拟填充的C10H16分子在高压下的分解和聚合反应，寻找新型准一维超硬相。研究该豆荚型结构的电子结构随压力变化的规律，分析压力调节体系电子结构的机理，探索电学性能优异的高压结构。该工作对于探索和设计不同功能、不同用途新型低维纳米电子器件具有重要的指导性作用。

中文关键词： 超硬材料；高压研究；碳纳米材料

英文摘要： The self-assembly C10H16 molecule is the smallest one of the Diamondoids. The peapod typed structure, which is formed as the C10H16 molecule encapsulated into the single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), has the excellent application prospect in the Nano-electronic devices field. In this project, in order to obtain stabilized and advantageous electrical properties of peapod structure, we will analysis the effect of tube’s chirality, diameter and molecular orientation of C10H16 on the electronic structure by study the orientational energy and the electrical structure of C10H16@SWCNTs with the theoretical simulation method. Based on the first principles of density functional theory (DFT), we will study the high pressure behaviour of C10H16@SWCNTs and simulating the decomposition and polymerization reaction of encapsulated C10H16 molecules by using the dynamics simulation method, and explore the new one-dimensional superhard structure. We will explore the advantageous electrical properties of high-pressured structures by studying the electronic structure with the various pressure and analyzing the regulatory mechanisms of pressure. Our project has the significant guidance on the exploring and designing the new Nano-electronic devices with the different functions.

英文关键词： Superhard material;High-pressure research;Carbon nanomaterials