بررسی دینامیک نانوکامیون فولرینی روی سطوح گرافنی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی شریف - پژوهشکده علوم و فناوری نانو

2 دانشگاه صنعتی شریف - دانشکده مهندسی مکانیک

3 دانشگاه صنعتی شریف - دانشکده فیزیک

چکیده

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.

کلیدواژه‌ها


[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).