Oscillatory Behavior of Nested Spherical Fullerenes in the Vicinity of a Single Layer Graphene Sheet
پذیرفته شده برای پوستر ، صفحه 1-8 (8) XML اصل مقاله (416.17 K)
نویسندگان
گروه آموزشی علوم مهندسی، دانشکده فناوری های نوین نمین، دانشگاه محقق اردبیلی، نمین، ایران
چکیده
این مقاله به برهمکنش های واندروالسی و حرکت نوسانی فلورن های کروی تو در تو که به پیاز کربن معروف هستند، در مجاورت یک صفحه گرافن تک لایه می پردازد. پیازهای کربن متقارن هستند و صفحه گرافن به عنوان یک سطح صاف کاملاً مقید مدل سازی می شود. با استفاده از تقریب پیوسته و تابع پتانسیل 6-12 لنارد جونز، عبارت های تحلیلی صریحی برای ارزیابی انرژی پتانسیل و نیروی برهمکنشی واندروالسی ارائه شده اند. معادله حرکت به صورت عددی حل شده است تا پاسخ زمانی جابجایی و سرعت پیاز کربن به دست آید. بر اساس اصل بقای انرژی مکانیکی، یک رابطه نیمه تحلیلی نیز برای محاسبه دقیق فرکانس نوسان استخراج شده است. نتایج عددی برای بررسی تأثیرات اندازه پیاز کربن و شرایط اولیه (فاصله جداسازی اولیه و سرعت اولیه) بر روی فرکانس کاری نوسانگرهای پیاز کربن- صفحه گرافن تک لایه ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که پیاز کربن در بالای صفحه گرافن با فرکانس هایی در محدوده گیگا هرتز نوسان می کند. همچنین، مشاهده می شود که ساختارهای کوچک تر پیاز کربن فرکانس های بالاتری تولید می کنند. نتایج ارائه شده در این مطالعه به توسعه نسل جدید نانو نوسانگرها کمک می کند.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Oscillatory Behavior of Nested Spherical Fullerenes in the Vicinity of a Single Layer Graphene Sheet
Authors
Fatemeh Sadeghi
Abstract
This paper deals with the van der Waals (vdW) interactions and oscillatory motion of nested spherical fullerenes, known as carbon onions, in the vicinity of a single layer graphene (SLG) sheet. The carbon onions are of Ih symmetries and the graphene sheet is modeled as a fully constrained flat surface. Utilizing the continuum approximation in conjunction with the 6-12 Lennard-Jones (LJ) potential function, explicit analytical expressions are derived to evaluate the vdW potential energy and interaction force. The equation of motion is solved numerically to attain the time histories of displacement and velocity of the carbon onion. On the basis of conservation of mechanical energy principle, a semi-analytical expression is al-so derived to accurately evaluate the oscillation frequency. Numerical results are presented to examine the influences of size of carbon onion and initial conditions (initial separation distance and initial velocity) on the operating frequency of carbon onion-SLG sheet oscillators. It is shown that carbon onion performs oscillatory motion above the graphene sheet with frequencies in the gigahertz (GHz) range. It is further observed that smaller structures of carbon onions produce greater frequencies. The presented results in this study would con-tribute to the development of new generation of nano-oscillators.
Keywords
graphene sheet, carbon onion, continuum approximation, oscillation frequency