Термофорез углеродных наночастиц (нанолент и нанотрубок) на плоской многослойной подложке гексагонального нитрида бора (h-BN)
Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), мк, 18-29-19135
Савин А.В.1,2
1Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва, Россия
2Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, Москва, Россия
Email: asavin@center.chph.ras.ru
Поступила в редакцию: 28 июля 2021 г.
В окончательной редакции: 28 июля 2021 г.
Принята к печати: 8 августа 2021 г.
Выставление онлайн: 14 сентября 2021 г.
Методом молекулярной динамики с использованием 2D цепной модели показано, что термофорез углеродных наночастиц (нанолент и нанотрубок) на плоской многослойной подложке (на плоской поверхности кристалла гексагонального нитрида бора) обладает высокой эффективностью. Помещение наночастицы на плоскую поверхность подложки, участвующей в теплопереносе, приводит к ее движению в направлении потока тепла. Тепловой поток вдоль подложки приводит к образованию действующих на узлы наночастицы постоянных сил (сил термофореза). Главное действие силы оказывают на края нанолент графена, именно здесь происходит основное взаимодействие наноленты с изгибными фононами подложки. Данные фононы обладают большой длиной свободного пробега, поэтому эффективный перенос наночастиц с использованием термофореза может происходить на достаточно больших расстояниях. Движение углеродных наночастиц под действием теплового потока имеет вид движения частиц в вязкой среде под действием постоянной силы. Со временем наночастицы всегда выходят на режим движения с постоянной скоростью. Скорость стационарного движения практически одинакова для всех размеров и типов углеродных наночастиц, что объясняется тем, что сила термофореза и эффективное трение имеют один и тот же источник - взаимодействие наночастицы с изгибными тепловыми колебаниями слоев подложки. Ключевые слова: наноленты, нанотрубки, плоские многослойные подложки, термофорез, 2D-модель многослойной подложки.
- N. Azong-Wara, C. Asbach, B. Stahlmecke, H. Fissan, H. Kaminski, S. Plitzko, D. Bathen, T.A.J. Kuhlbusch. J. Nanopart. Res. 15, 1530 (2013)
- A. Barreiro, R. Rurali, E.R. Hernandez, J. Moser, T. Pichler, L. Forro, A. Bachtold. Science 320, 775-778 (2008)
- R. Piazza. Soft Matter 4, 9, 1740-1744 (2008)
- B. Liu, K. Zhou. Prog. Mater. Sci. 100, 99-169 (2019)
- R. Guerra, U. Tartaglino, A. Vanossi, E. Tosatti Ballistic nanofriction. Nature Mater. 9, 634-637 (2010)
- E. Panizon, R. Guerra, E. Tosatti. PNAS 114 (34), E7035 (2017)
- M. Jafary-Zadeh, C.D. Reddy, V. Sorkin, Y.-W. Zhang. Nanoscale Res. Lett. 7, 148 (2012)
- A.V. Savin, Y.S. Kivshar. Transport of fullerene molecules along graphene nanoribbons. Sci. Rep. 2, 1012 (2012)
- M. Becton, X. Wang. J. Chem. Theory Comput. 10, 722 (2014)
- R. Rajegowda, S.K. Kannam, R. Hartkamp, S.P. Sathian. Nanotechbology 29, 21, 215401 (2018)
- D. Wang, L. Wang, Z. Hu. Nanoscale Res. Lett. 15, 203 (2020)
- А. В. Савин, О.И. Савинa. ФТТ, 63, 4, 564-571 (2021)
- P.A.E. Schoen, J.H. Walther, S. Arcidiacono, D. Poulikakos, P. Koumoutsakos. Nano Lett. 6, 9, 1910 (2006)
- P.A.E. Schoen, J.H. Walther, D. Poulikakos, P. Koumoutsakos. Appl. Phys. Lett. 90, 253116 (2007)
- J. Shiomi, S. Maruyama. Nanotechnology 20, 055708 (2009)
- E. Oyarzua, J.H. Walther, C.M Megaridis, P. Koumoutsakos, H.A. Zambrano. ACS Nano 11, 10, 9997 (2017)
- R. Rajegowda, S.K. Kannam, R. Hartkamp, S.P. Sathian. Nanotechnology 28, 155401 (2017)
- E. Oyarzua, J.H. Walther, H.A. Zambrano. Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 5, 3672 (2018)
- Q. Cao. J. Phys. Chem. C 123, 29750 (2019)
- A. Panahi, P. Sadeghi, A. Akhlaghi, M.H. Sabour. Diamond \& Related Materials 110 108105 (2020)
- H.A. Zambrano, J.H. Walther, R.L. Jaffe. J. Chem. Phys. 131, 241104 (2009)
- M.V.D. Prasad, B. Bhattacharya. Nano Lett., 16, 4, 2174 (2016)
- M.V.D. Prasad, B. Bhattacharya. Nano Lett. 17, 4, 2131 (2017)
- R. Rurali, E.R. Hernandez. Chem. Phys. Lett. 497, 62 (2010)
- N. Wei, H.-Q. Wang, J.-C. Zheng. Nanoscale Res. Lett. 7, 1, 154 (2012)
- A.V. Savin, E.A. Korznikova, S.V. Dmitriev, Phys. Rev. B 92, 035412 (2015)
- А.В. Савин, Е.А. Корзникова, С.В. Дмитриев, ФТТ 57, 11, 2278 (2015)
- A.V. Savin, E.A. Korznikova, S.V. Dmitriev, Phys. Rev. B 99, 235411 (2019)
- J.H. Los, J.M.H. Kroes, K. Albe, R.M. Gordillo, M.I. Katsnelson, A. Fasolino. Phys. Rev. B 96, 184108 (2017)
- A.K. Rappe, C.J. Casewit, K.S. Colwell, W.A. Goddard III, W.M. Skiff. J. Am. Chem. Soc. 114, 10024 (1992)
- A. Vanossi, N. Manini, M. Urbakh, S. Zapperi, E. Tosatti, Rev. Mod. Phys. 85, 529 (2013)
- D. Mandelli, W. Ouyang, O. Hod, M. Urbakh, Phys. Rev. Lett. 122, 076102 (2019)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.