金刚烷类分子封装于碳纳米管内的原子尺度研究

本文利用经典分子动力学模拟，研究了氢封端的纳米级金刚石碎片（即所谓的金刚烷类分子）封装到手性单壁碳纳米管中的过程，纳米管直径范围为 1.0 至 2.2 nm。研究发现，金刚烷 (C10H16)、双金刚烷 (C14H20) 和二羟基双金刚烷 (C14H20O2) 的封装存在依赖于直径的分子有序相。对于金刚烷类分子的封装，观察到了与 C60 分子封装相同的手性有序相类型（双链、三链、四链和五链螺旋）。另一方面，未观察到包含层状结构的某些非手性相。我们的结果还表明，通过羟基官能团修饰双金刚烷，与非官能团化化合物相比，可以增强纳米管内分子的堆积。本文还给出了与硬球模型的比较，揭示了差异，特别是在考虑更不对称的金刚烷类分子时。对于更大的结构（金刚烷四聚体），在直径为 1.49 至 2.17 nm 的纳米管中，我们未观察到长程有序，仅观察到形成不完整螺旋结构的趋势。