科学家们讨论Cubene晶体及其属性

在最近的一篇论文发表在开放获取期刊欧洲杯足球竞彩,研究人员描述了两个cubene fullerite晶体,属于三斜晶系的系统和其他属于立方晶系,基于分子动力学回线。他们还决定cubene晶体的力学性能。

研究:Cubene晶体的力学性能。图片来源:狮子座Andronov / Shutterstock.com

背景

碳分子,如C₆₀和C_70年分子是富勒烯家族的一部分。虽然更容易获得富勒烯与大量的碳原子,与C_20.最小的球形富勒烯,一个方形C₈分子称为cubene可能最小的富勒烯。fullerene-based分子晶体称为fullerite。

更少的研究已经开展了关于cubenes和古巴C₈H₈比其余的富勒烯。键角为90°大力不利,cubene分子面临高应变,但应该是稳定的,其能量与深度最小。

Fullerites拥有多个潜在的机械、化学和物理特性为各种应用程序。高温高压聚合fullerites产生严重的硬质材料体积模从454 GPa 644 GPa。欧洲杯足球竞彩fullerite晶体的结构决定了它们的属性,从而迫使他们的研究。几项研究已经进行了分析和预测结构的C₆₀C_70年C₈H₈fullerites,但没有C的结构信息₈。本研究提出了C的机械和物理性能₈,有可能用于储氢等应用程序。

每立方原子(势能一个)和三斜晶系的(b根据应变ε)cubene晶体_ij。只有一个组件的应变张量是不同的,其余的都是等于零。图片来源:Galiakhmetova, L。K et al .,欧洲杯足球竞彩材料

欧洲杯足球竞彩材料和方法

在目前的研究中,研究人员模拟cubene晶体的力学性能和结构使用分子动力学。谐势描述了碳碳交互而Lennard-Jones潜力描述non-valence交互。

扰乱性的分子动力学回线是用来确定的平衡阶段cubene晶体。最初,面向随机cubenes设置在面心立方(fcc)后晶格周期性边界条件。原子位置都是摄动,距离系统从本地潜在最低,其次是放松的结构更深层次的能量最低。

原子间势在cubenes由范德瓦耳斯键定义比共价键弱的两个数量级,由于谐波潜在被认为足以分析共价键。压力组件、弹性常数和势能计算晶体的均匀变形的功能。总之,研究发现平衡阶段之后,分析其稳定性与均匀变形,随后,相位特性等应力-应变曲线,计算弹性常数,和潜在的能量。

应力-应变曲线为立方cubene晶体。只有一个组件的应变张量是不同的,剩下的都等于零。所表现出的正应力组件是黑色(σ_xx)、红色(σ_yy),蓝色(σ_zz)线。剪切应力绘制由黄色(σ_xy),青色(σ_xz)和灰色(σ_yz)线。在某些情况下,虚线是用来显示重叠的曲线。面板(一个- - - - - -f)对应于改变ε_xx对ε_yz,分别。图片来源:Galiakhmetova, L。K et al .,欧洲杯足球竞彩材料

观察

团队发现结构性放松导致亚稳结构具有相对更大的潜在能量,在许多情况下。某些情况下导致两个平衡阶段,潜在的能量相对较低,属于三斜晶系的系统,其中一个,另一个立方系统。

此外,每个原子的势能三斜晶系的阶段是0.0028 eV低于立方阶段但也降低面向随机结构中得到放松。然而,三斜和立方晶体结构稳定在+ / - -5%应变。

检查弹性常数确定弱各向异性的三斜晶系的晶体,硬度比立方晶体因其更高的密度。此外,在正常压力下,剪切应力等于零的立方晶体,而不是在三斜晶系的晶体。几乎正应变的弹性常数的线性依赖组件被观察到,而在剪切应变分量是较弱的。热振动的稳定性结构中没有评估这项工作。

弹性常数C₄₄C₅₅C_66年立方cubene水晶作为应变的函数(分别为黄色,青色,灰色线)。只有一个组件的应变张量是不同的,其余的都是等于零。面板(一个- - - - - -f)对应于改变ε_xx对ε_yz,分别。图片来源:Galiakhmetova, L。K et al .,欧洲杯足球竞彩材料

结论

总而言之,两个平衡阶段的C₈fullerite水晶,一个属于立方晶系,另三斜晶系的系统,被发现。在+ / - -5%均匀应变,这两个阶段被发现是稳定的。每个原子的能量立方阶段高于三斜晶系的阶段。虽然立方晶体亚稳态,成立三斜晶系的晶体被认为在结晶相。

然而,这项研究有一些局限性,由于谐波的使用潜力,这避免了由于聚合建模的结构性转变。温度的影响也下落不明,由于结构的热稳定性范围不能确定。

研究者称,这项研究的结果将进一步刺激研究cubenes的物理特性,包括温度效应、热膨胀和振动光谱。

源

Galiakhmetova L.K.;巴甫洛夫,安全火花型;Bayazitov点;Kosarev,静脉输液;Dmitriev, S.V. Cubene晶体的力学性能。欧洲杯足球竞彩2022年,15,4871年。https://www.mdpi.com/1996-1944/15/14/4871

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