纳米材料的螺旋生长

因其独特的结构特点,纳米材料的螺旋生长一直备受关注。在本综述中,主要采用分子动力学方法来模拟指定材料间的相互作用。模拟结果证明,石墨烯纳米带能够自发螺旋嵌入碳纳米管,亦能螺旋缠绕在碳纳米管外壁,而这一结果已被实验证实。同时,封闭的石墨烯纳米环可填充到碳纳米管空腔中形成类似DNA的双螺旋结构,亦能螺旋塌陷在碳纳米管外壁形成大螺距双层螺旋结构。模拟发现,石墨烯纳米带与石墨烯纳米环均可螺旋缠绕在金属纳米线外壁形成碳-金属壳核结构,这一机理可用于制备壳核复合结构。另外,我们论述了硅纳米粒子在碳纳米锥与碳纳米管表面的螺旋形核机制。通过相互作用机制和热力学模型的建立来进一步研究纳米材料的螺旋生长。据推断,螺旋结构具有最低的能量且具有最高的空间利用率。同时,实验证明,极性面以及螺旋位错的存在也可驱动晶体结晶过程中的螺旋生长。到目前,尽管涉及纳米材料螺旋生长的研究非常广泛,但还需要更详实的后续研究来解释螺旋生长的作用机制。