碳纳米管封装Si纳米团簇融化的结构演变

采用分子动力学方法模拟一种具有特殊结构(表面异构的硅十二面体结构,以下用Si-20表示)的硅纳米团簇填充到单臂扶手型单壁纳米管(SWCNT)组成的复合结构的加热过程,通过可视化,键角分布,二面角分布等分析方法来研究这种结构在SWCNT中的稳定性和结构演变情况.研究发现这种结构在SWCNT中是非常稳定的,并且随着温度的升高,硅纳米团簇的四面体结构开始减少,近邻原子数目有所增加,但不超过8个.该复合结构是由二十个四面体组成的正十二面体,通过模拟分析可知这种结构具有相当高的稳定性,一部分原因是正四面体的单臂纳米管比较稳定,对十二面体结构的硅起了一定的保护作用;另一部分原因是Si-20是正十二面体,本身具有较高稳定度.这一点我们通过可视化软件发现这种团簇是缩成一团而并不是从中间裂开观察得到.