C60轰击石墨烯的瞬间动力学.pdf

物理 学报 ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．8(2014) 083401 C60轰击石墨烯的瞬间动力学术 徐志成 钟伟荣十 (暨南大学物理系，思源实验室，广州 510632) (2013年11月21目收到；2014年 1月9日收到修改稿) 采用非平衡分子动力学方法，通过分别控制温度和速度的方式研究了C60轰击石墨烯的瞬间动力学．研 究表明，无论温度如何变化，C60在低速轰击石墨烯时都不能击穿石墨烯，但在高速轰击石墨烯时都能击穿石 墨烯，并不受温度影响．对于在低速与高速的过渡段，发现C60击穿石墨烯 的概率会随着温度 的提升而呈现 增加的趋势，导致此现象的原因是在高温时C60破坏石墨烯 C—C键的概率更高．C60轰击石墨烯的动力学 在石墨烯表面清理和纳米孔制备方面有潜在应用． 关键词：石墨烯，C60，动力学，C～C键 PACS．34．10．+x，31．15．at，65．60．+a，65．80．Ck DOI．10．7498／aps．63．083401 分子进行有效的清除．2005年，Kawai等I9]对相互 1 引 言 垂直的两片石墨烯轰击进行模拟研究，表 明相互垂 直的两片石墨烯可 以发生化学吸附而形成三维Y 自20世纪90年代 以来，科学家相继发现了 型结．2001年，Ma等 [0】用氢原子轰击碳纳米管进 C60和碳纳米管，碳家族 的成员从传统三维的石 行模拟研究、表 明可以通过轰击击穿效应生产含氢 墨、金刚石扩充到准一维 的碳纳米管 以及零维的 原子的碳纳米管复合物．1996年，Ohne等 [10]对碱 富勒烯．2004年，石墨烯的成功制备又使得碳家 金属离子与C60负离子相互撞击进行模拟研究，表 族添加 了一个新成员．由于C60、碳纳米管 【】和石 明通过轰击方式碱金属离子可 以进入C60笼子 内 墨烯 【】具有特殊的空间结构以及原子问强共价键 而形成 内嵌碱金属的复合物．2012年，Wang等 1【1J 结合等因素的影响，使其具有优异的机械性能．从 对氩团簇轰击石墨烯的效应进行模拟研究，表 明可 首次发现富勒烯到现在 的石墨烯，有不少学者对 以利用氩 团簇击穿石墨烯方法对石墨烯进行高效 C6013,4】、碳纳米管 [5，61及石墨烯 []的轰击现象进行 分子筛的合成．因此，C60、碳纳米管及石墨烯的轰 了相关研究． 击效应研究具有 比较广泛的应用价值． 从现有研究看，轰击效应大体可分为三种情 从现有的C60、碳纳米管及石墨烯轰击效应的 况：反弹、吸附和击穿．如1991年，Mowrey等 [J 对 C60轰击金刚石表面进行模拟研究，同年 Beck 相关研究来看，多数学者只选取在轰击现象中少数 等 【]进行了C60轰击石墨表面的实验研究，结果都 具有代表性的分立事件进行分析．虽然利用此方法 证实轰击效应因C60轰击速度的不 同而具有反弹、 可 以进行比较有效的分析，却忽视了热振动因素对 吸附和击穿效应．利用