Термофорез одноатомных частиц в открытых нанотрубках
Савин А.В.1,2, Савина О.И.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: 16 ноября 2020 г.
В окончательной редакции: 16 ноября 2020 г.
Принята к печати: 20 ноября 2020 г.
Выставление онлайн: 9 января 2021 г.
Методом молекулярной динамики показано, что термофорез частиц (атомов) внутри одностенных углеродных нанотрубок (УНТ) обладает высокой эффективностью. Помещение частицы внутрь УНТ, участвующей в теплопереносе, приводит к ее движению в направлении потока тепла с постоянной скоростью, величина которой слабо зависит от длины нанотрубки. Тепловой поток вдоль УНТ приводит к образованию для частиц внутри нее постоянной силы термофореза, направление которой совпадает с направлением теплопереноса. Одноатомность частицы позволила численно вычислить эту силу и определить вклад в нее взаимодействия с каждым тепловым фононом нанотрубки. Показано, что величина силы практически полностью определяется взаимодействием частицы с длинноволновыми изгибными фононами нанотрубки, обладающими большой длиной пробега. Поэтому скорость движения частицы и величина силы термофореза слабо зависят от длины нанотрубки, а определяются разницей температур на ее концах. В силу этого режим термофореза частиц внутри нанотрубок является баллистическим, а не диффузионным. Ключевые слова: нанотрубки, термофорез, теплоперенос, фононы нанотрубок.
- A. Barreiro, R. Rurali, E.R. Hernandez, J. Moser, T. Pichler, L. Forro, A. Bachtold. Science 320, 775 (2008)
- Л.В. Радушкевич, В.М. Лукьянович. Журн. физ. химии 26, 1, 88 (1952)
- S. Iijima. Nature 354, 56 (1991)
- А.В. Елецкий. УФН 172, 4, 401 (2002)
- P. Kim, L. Shi, A. Majumdar, P.L. McEuen. Phys. Rev. Lett. 87, 215502 (2001)
- 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 Rel. Mater. 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. Hernundez. Chem. Phys. Lett. 497, 62 (2010)
- N. Wei, H.-Q. Wang, J.-C. Zheng. Nanoscale Res. Lett. 7, 1, 154 (2012)
- A.V. Savin, Y.S. Kivshar. Sci. Rep. 2, 1012 (2012)
- M. Jafary-Zadeh, C.D. Reddya, Y.-W. Zhang. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 5, 2129 (2014)
- M. Becton, X. Wang. J. Chem. Theory Comput. 10, 2, 722 (2014)
- E. Panizon, R. Guerra, E. Tosatti. PNAS 114, 34, E7035 (2017)
- A.V. Savin, Y.S. Kivshar, B. Hu. Phys. Rev. B 82, 195422 (2010)
- W.D. Luedtke, U. Landman. Phys. Rev. Lett. 82, 19, 3835 (1999)
- A.V. Savin, B. Hu, Y.S. Kivshar. Phys. Rev. B 80, 195423 (2009)
- А.В. Савин, О.И. Савина. ФТТ 61, 2, 409 (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.