مطالعۀ رفتار نانولوله های گرافداین در محیط آبی: شبیه‌سازی دینامیک مولکولی car–parrinello

نانوساختارهای گرافداین به دلیل پیش بینی‌های محاسبات کوانتومی مبنی بر بروز خواص ویژۀ الکترونی و ساختاری قبل از سنتز این ساختارها مورد توجه بسیاری قرار گرفتند. از میان این نانوساختارهای پیش بینی شده، نانولوله های گرافداینی خواص ویژه ای از خود نشان می دهند. مطالعات محدودی در مورد این ساختارهای نو وجود دارد. در این تحقیق سعی بر این شده است  که پایداری ساختاری و رفتار نانولوله های گرافداینی  با کایرالیته های مختلف در محیط آبی شبیه سازی شود. تشکیل پیوند بین نانولوله گرافداین و مولکول آب فرآیندی گرماگیر است. در این تحقیق، شبیه‌سازی های nvt وnpt  به منظور مطالعۀ تجمع مولکول‌های آب و رفتار آنها در دیواره ها و داخل نانولوله‌های گرافداینی مختلف انجام شد.  علاوه برآن، اثر فشار روی سیستم آب-نانولوله بررسی شد. نتایج حاصله نشان داد که مولکول های آب به داخل نانولوله های با قطر کم وارد نمی‌شوند  و در دیواره ها تجمع می کنند و این امر ناشی از خاصیت آبگریزی نانولوله های کربنی کوچک تر است در حالی که نانولوله های بزرگ تر این خاصیت را از خود نشان نمی دهند. همچنین اثر مثبت فشار در دمای ثابت روی تجمع مولکول های آب در داخل نانو لوله های گرافداین (0و2) مشاهده شد.

study of the behavior of graphdiyne nanotubes in an aqueous environment: car-parrinello molecular dynamics simulation

graphdiyne nanostructures have been considered due to the predictions of quantum calculations regarding the occurrence of special electronic and structural features before the synthesis of these structures. among these predicted nanostructures, graphdiyne nanotubes show special properties. there are limited studies on these new structures. in this research, an attempt was made to simulate the stable structure and behavior of graphdiyne nanotubes with different chirality in an aqueous environment. bonding between graphdiyne nanotubes and water molecules is an endothermic process. in this investigation, nvt and npt simulations were performed in order to study the accumulation of water molecules and their behavior in the walls and inside of different graphdiyne nanotubes. in addition, the effect of pressure on the water-nanotube system was investigated. the results showed that water molecules do not enter into small-diameter nanotubes and aggregate in the walls, and this is due to the hydrophobic property of smaller carbon nanotubes in contrast to the larger nanotubes. in addition, the positive effect of pressure at the constant temperature on the aggregation of water molecules inside graphdiyne nanotubes (2,0) was observed.