8、MATLAB在碳纳米管系统行为分析中的应用

MATLAB在碳纳米管系统行为分析中的应用

1. 引言

MATLAB作为一种高性能的技术计算语言，在纳米系统计算中有着广泛的应用，尤其是在包含碳纳米管（CNTs）的系统中。本文将介绍MATLAB在纳米振荡器、含CNT的水溶液、纳米复合材料以及气体在CNT上吸附等方面的应用。

2. 纳米振荡器的分子动力学模拟与分析研究

纳米技术的发展使得纳米器件展现出了新的独特性质，纳米振荡器就是其中之一。CNTs和富勒烯等纳米结构具有独特的机械、物理和化学性质，不同形式的CNTs，如单壁、双壁、多壁CNTs以及富勒烯在CNT内的振荡，都可被视为纳米振荡器。这些振荡器能够产生高频率，主要在千兆赫兹范围内，具有重要的应用价值。

2.1 纳米振荡器的分子动力学模拟研究

分子动力学模拟被广泛用于研究纳米振荡器的行为。不同研究人员对不同类型的纳米管振荡器进行了研究，如Cummings等研究了双壁CNTs内外管质心之间的阻尼振荡行为，Lee研究了双壁氮化硼纳米管的振荡行为等。

我们可以使用MATLAB计算富勒烯在CNT内振荡的功率谱和频谱图。具体步骤如下：
- 分子动力学模拟 ：对富勒烯C60在单壁CNT (15, 15)和纳米管束(10, 10)内的振荡分别进行分子动力学模拟。使用AMBER99力场和范德华力Lennard - Jones势函数作为非键相互作用，采用正则系综（恒定NVT）和Nose - Hoover恒温器算法，Beeman积分方案，时间步长为1.0 fs，截止距离为12.5 Å，温度固定在100 K。
- MATLAB应用 ：运