Propriétés Electro-mécaniques des Nanotubes de Carbone

• Main Author: Wang, Zhao
• Language: FRE
• Published: Université de Franche-Comté 2008
• Subjects: [PHYS:MPHY] Physics/Mathematical Physics; [PHYS:PHYS:PHYS_ATOM-PH] Physics/Physics/Atomic Physics; [PHYS:COND] Physics/Condensed Matter; [PHYS:PHYS] Physics/Physics; Computational physics; Electrostatics; Molecular modeling using classical theory; Structure optimization; Molecular dynamics; Interatomic chemical potentials; carbon system; Nanotubes; graphene ribbons; fullerenes; Physisorption; interface; Molecular mechanics; Electromechanical
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00352725; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/35/27/25/PDF/Thesis_Zhao_WANG_fr.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/35/27/25/ANNEX/Slide_en.pdf

Le but de cette thèse était de modéliser la réponse mécanique de nanotubes de carbone à des champs électriques. Nous avons commencé par utiliser le potentiel AIREBO dans des simulations de dynamique moléculaire afin d'étudier l'élasticité non-linéaire et la limite de déformation en torsion de divers nanotubes, en fonction de leur longueur, rayon et chiralité. Nous trouvons notamment que le module d'Young effectif des tubes décroît d'autant plus vite que la chiralité est faible. D'autre part, nous montrons que la limite de l'énergie stockable par atome lors de la torsion d'un tube est d'autant plus grande que le diamètre est petit.<br><br>Nous modélisons ensuite, de façon atomistique, la distribution surfacique de charge électrique sur des nanotubes de carbone possédant une charge nette. Nous retrouvons notamment l'effet de pointe classique avec un très bon accord quantitatif avec des résultats expérimentaux obtenus par microscopie à force électrostatique.<br><br>Par combinaison des méthodes utilisées dans les études précédentes, nous simulons la déflection de nanotubes semi-conducteurs et métalliques par un champ électrique extérieur, dans une configuration de type interrupteur moléculaire. L'effet des caractéristiques géométriques des tubes et du champ sur cette déflection ont été systématiquement étudiés.<br><br>En outre, nous avons vu que des simulations de dynamique moléculaire avec le potentiel AIREBO permettent de retrouver quantitativement les énergies expérimentales d'adsorption du benzène, du naphtalène et d'anthracène sur le graphite. Ce type de simulation nous permet d'avancer sur la voie de la compréhension de la sélectivité de l'adsorption de certaines molécules surfactantes à plusieurs cycles benzéniques sur des nanotubes de chiralité donnée.