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带电粒子与碳纳米管相互作用的动力学研究的开题报告

学科背景：

本次研究涉及物理学、纳米科技、能源等多个学科。其中，物理学相关知识包括电动力学、量子力学、热力学等；纳米科技涉及到纳米材料的合成、性质等方面；能源方面，我们将探讨带电粒子与碳纳米管的相互作用对于能量转化及储存的影响。

研究背景和意义：

碳纳米管具有优异的导电性和机械强度，且具有较高的比表面积和孔径，这使得其成为一种理想的电极材料，适用于电池、超级电容器等领域中。带电粒子在碳纳米管表面上的运动和相互作用对于电荷分布及能量转化储存等方面具有重要的影响，因此探究带电粒子与碳纳米管间的动力学行为具有重要的科学理论和实际应用价值。

研究目的和方法：

本次研究旨在通过数值模拟方法，研究带电粒子在碳纳米管中运动的动力学行为，并探究不同电荷和温度下的影响，进而深入理解带电粒子与碳纳米管的相互作用机制，并探究其在电荷分布及能量转化储存等方面的应用前景。

具体研究方法包括：首先使用分子力学模拟（MolecularMechanics，MM）对于碳纳米管表面的结构进行优化，得到较为真实的分子模型。然后，我们将带电粒子作为外界扰动加入到分子模型中，通过分子动力学模拟（MolecularDynamics，MD）模拟其在碳纳米管表面的运动过程，并通过分析模拟结果得出带电粒子与碳纳米管之间的相互作用。

研究内容和进度安排：

一、理论分析与文献搜集（1周）

1.1碳纳米管和带电粒子的基本概念和性质的理论分析

1.2相关研究文献的搜集和文献综述

二、分子模型优化及数值模拟（6周）

2.1使用分子力学模拟对于碳纳米管表面的结构进行优化，生成精细的分子模型

2.2将带电粒子作为外界扰动加入到分子模型中，并通过分子动力学模拟进行数值模拟

三、数值模拟结果分析与讨论（3周）

3.1通过分析模拟结果得出带电粒子与碳纳米管之间的相互作用

3.2探究带电粒子与碳纳米管间的相互作用对于电荷分布及能量转化储存等方面的影响

四、撰写毕业论文和学术报告（2周）

4.1撰写毕业论文和学术报告，并进行修改

4.2提前准备好报告的PPT和展示材料

参考文献：

1.王丽影，杨如飞，段翠红，陈杰.碳纳米管的性质及其应用.硅酸盐通报,2010,29(1):1-8.

2.MichaelJ.Bojdys,AntonioZorita,AlexandraK.Walker,HelgeU.G.Bayer,MartinStoiber,HansPeterSteinrück,JohannesBernardi,andKonstantinAmsharov.CarbonNanotubeCompositesofPolyoxymethyleneDimethylEthers.JournaloftheAmericanChemicalSociety.2014年9月,136(37):13118-13129.

3.Shin,YC,Zhao,Y,Park,S,etal.Interactionbetweensingle-walledcarbonnanotubeandchargedion.JournalofGeophysicalResearch-Atmospheres.2007年11月,112.

4.Shahrouzi,M,Sharif,F,Rostameda,A.A.,etal.Theoreticalstudyofinteractionontheammoniaandnitrogenadsorptiononthecarbonnanotube.JournalofMolecularGraphicsModelling.2008年2月,26:1075-1079.