НАНОТЕХНОЛОГИЯ В БЛИЖАЙШЕМ ДЕСЯТИЛЕТИИ

Моделирование поведения углеродных нанотрубок М. Мейяппан[11]

В последние годы проводилось моделирование поведения углеродных нанотрубок (УНТ), обладающих уникальными электрическими и механиче­скими свойствами. Его цель — как расчет характеристик УНТ, так и оценка возможностей их применения в проектируемых соединительных устройст­вах, датчиках и других функциональных системах. В зависимости от диамет­ра и хиральности (направления закрутки) электронно-зонная структура УНТ может иметь металлический или полупроводниковый характер; поэто­му, соединяя нанотрубки разного размера и типа, можно создавать гетеропе­реходы, а затем функциональные электронные устройства, логические за­творы и цепи. На рис. 2.4 [2] показано образование Т-образного соединения металл-полупроводник-металл из нанотрубок с параметрами (5,5), (10,0) и (5,5). Для оптимизации этой структуры был использован метод «обобщенно­го плотного связывания», применяемый в молекулярной динамике.

Рис. 2.4. Образование Т-образного соединения металл-полупроводник-металл из на- нотрубок с параметрами (5,5), (10,0) и (5,5). Более светлый оттенок имеют атомы, об­разующие семиугольники [2].

Большой интерес представляет создание молекулярных механизмов про­стейших типов (молекулярные подшипники, шестеренки, валы и зубчатые передачи), поскольку на их основе могут быть созданы наноэлектромеханиче - ские системы (НЭМС). В качестве примера на рис. 2.5 показана зубчатая передача на основе углеродных нанотрубок диаметром 2 нм. Нанотрубка вы­полняет роль вала, на который насажены «зубцы» из молекул бензина (соеди­нение С6Н4). Эта простая структура может быть реально синтезирована, а ее свойства и рабочие характеристики моделировались методами молекулярной динамики.

К

Рис. 2.5. Зубчатая передача из углеродных нанотрубок с зубцами из молекул бензина С6Н4 [3].