شماره 53-زمستان 1397
شماره 54- بهار 1398
فهرست

بررسی دینامیک نانوکامیون فولرینی روی سطوح گرافنی

نشریه: تابستان 1399 - مقاله 4   صفحات :   تا 



مولفین:
سیده مهسا مفیدی: دانشگاه صنعتی شریف - پژوهشکده علوم و فناوری نانو
حسین نجات پیشکناری: دانشگاه صنعتی شریف - دانشکده مهندسی مکانیک
محمدرضا اجتهادی: دانشگاه صنعتی شریف - دانشکده فیزیک


چکیده مقاله:

نانوماشین‏ها مولکولهایی هستند که با الهام از ماشین های مولکولی طبیعی، طراحی شده و قادر به حرکت و انتقال نانومقیاس هستند. در این مطالعه، نوع خاصی از نانوماشین‏ها با عنوان نانوکامیون، که دارای شاسی صلب و چهار چرخ فولرینی هستند را بررسی می ‏کنیم. بررسی اثر ناهمواری سطحی زیرلایه گرافنی روی حرکت چرخشی و انتقالی نانوکامیون در دماهای مختلف به صورت دینامیک مولکولی تمام اتم انجام شد. افزایش ناهمواری زیرلایه گرافنی، باعث افزایش دامنه نوسانات حرکت عمودی مولکول نانوکامیون‏ می‏‏ شود که منجر به کاهش دمای جدایش و افزایش ضریب پخش حرکت انتقالی‏ می‏ گردد. نانوکامیون در دماهای کمتر 50 کلوین ساکن است. سپس حرکت با مکانیزم پرش های کوتاه‏ برد آغاز‏ می‏شود که با افزایش دما دامنه آنها افزایش‏ می‏یابد و در حدود 400 کلوین تبدیل به حرکت بلنددامنه‏ می‏ شود. حرکت چرخشی نانوکامیون حول محور عمودی با افزایش دما تقویت‏ می‏ شود. نتایج نشان می ‏دهند که چرخش نانوکامیون مستقل از حرکت انتقالی آن اتفاق‏ می‏ افتد.


Article's English abstract:

Nano-Machines are artificial molecules inspired by natural molecular machines, designed for nano-scale transport on solid surfaces. In this study, we focus on a special type of nanomachines with a rigid chassis and four wheels which is named Nanotruck. Full-atom molecular dynamics was performed to study the effect of graphene surface ripples on the translational and rotational motion at different range of temperatures. Outcomes show that surface ripples change the desorption temperature and increase the diffusion coefficient of the Nanotruck motion. Nanotruck stays at rest at temperatures lower than 50 K, then by increasing the temperature, the molecule starts moving by rare hope mechanism which changes to long-range semiballistic motion at 400 K. furthermore, the vertical rotation increases by temperature rise but results show that there is no correlation between Nanotruck translation and vertical rotation.


کلید واژگان:
ضریب پخش، گرافن، ماشین مولکولی، نانوکامیون، ناهمواری سطحی

English Keywords:
Diffusion, Graphene, Molecular Machines, Nanotruck, Surface Ripple

منابع:

English References:
[1] J.M. Abendroth, O.S. Bushuyev, P.S. Weiss, and C.J. Barrett, ACS Nano, 9, 7746–7768 (2015). [2] Y. Shirai, A.J. Osgood, Y. Zhao, K.F. Kelly, and J.M. Tour, Nano Lett., 5, 2330–2334 (2005). [3] Y. Shirai, A.J. Osgood, Y. Zhao, Y. Yao, L. Saudan, H. Yang, C. Yu-Hung, L.B. Alemany, T. Sasaki, and J.-F. Morin, J. Am. Chem. Soc., 128, 4854–4864 (2006). [4] G. Vives, J. Kang, K.F. Kelly, and J.M. Tour, Org. Lett., 11, 5602–5605 (2009). [5] T. Jin, V. Garc?a-L?pez, S. Kuwahara, P.-T. Chiang, J.M. Tour, and G. Wang, J. Phys. Chem. C, 122, 19025–19036 (2018). [6] A.V. Akimov and A.B. Kolomeisky, J. Phys. Chem. C, 116, 22595–22601 (2012). [7] A. Nemati, H. Nejat Pishkenari, A. Meghdari, and S.S. Ge, J. Phys. Chem. C, 123, 26018–26030 (2019). [8] S.M. Hosseini Lavasani, H. Nejat Pishkenari, and A. Meghdari, J. Phys. Chem. C, 123, 4805–4824 (2019). [9] J.-P. Collin, C. Dietrich-Buchecker, P. Gavi?a, M.C. Jimenez-Molero, and J.-P. Sauvage, Acc. Chem. Res., 34, 477–487 (2001). [10] T. Jin, V. Garc?a-L?pez, P.-T. Chiang, S. Kuwahara, J.M. Tour, and G. Wang, J. Phys. Chem. C, 123, 3011–3018 (2019). [11] Y. Li, X. Liu, C. Chen, J. Duchamp, R. Huang, T.-F. Chung, M. Young, T. Chalal, Y.P. Chen, J.R. Heflin, H.C. Dorn, and C. Tao, Carbon, 145, 549–555 (2019). [12] P. Xu, M. Neek-Amal, S.D. Barber, J.K. Schoelz, M.L. Ackerman, P.M. Thibado, A. Sadeghi, and F.M. Peeters, Nat. Commun., 5, 3720–3726 (2014). [13] J.C. Meyer, A.K. Geim, M.I. Katsnelson, K.S. Novoselov, T.J. Booth, and S. Roth, Nature, 446, 60–63 (2007). [14] M. Ozmaian, A. Fathizadeh, M. Jalalvand, M.R. Ejtehadi, and S.M.V. Allaei, Sci. Rep., 6, 21911–21919 (2016). [15] D.M. Ganji, G.M. Ahangari, and S.M. Emami, Mater. Chem. Phys., 148, 435–443 (2014). [16] A.V. Savin and Y.S. Kivshar, Sci. Rep., 2, 10121–10128 (2012). [17] A. Lohrasebi, M. Neek-Amal, and M.R. Ejtehadi, Phys. Rev. E, 83, 0426011–0426014 (2011). [18] S. Plimpton, J. Comput. Phys., 117, 1–19 (1995). [19] J. Tersoff, Phys. Rev. B, 39, 5566–5568 (1989). [20] H. Rafii-Tabar, Phys. Rep., 390, 235–452 (2004). [21] T. Werder, J.H. Walther, R.L. Jaffe, T. Halicioglu, and P. Koumoutsakos, J. Phys. Chem. B, 107, 1345–1352 (2003). [22] J. Shi, K. Cai, L.-N. Liu, and Q.-H. Qin, Sci. Rep., 7, 12951 (2017). [23] D. Ernst and J. K?hler, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 845–849 (2013). [24] S.M. Hosseini Lavasani, H. Nejat Pishkenari, and A. Meghdari, J. Phys. Chem. C, 120, 14048–14058 (2016). [25] S.M. Mofidi, H. Nejat Pishkenari, M.R. Ejtehadi, and A.V. Akimov, J. Phys. Chem. C, 123, 20026–20036 (2019). [26] W.D. Luedtke and U. Landman, Phys. Rev. Lett., 82, 3835–3838 (1999).



فایل مقاله
تعداد بازدید: 363
تعداد دریافت فایل مقاله : 21



طراحی پرتال|طراحی پورتالطراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورک