有限与无限尺寸石墨烯熔化的分子动力学模拟

我们通过使用 LAMMPS 软件包中实现的 AIREBO 势进行分子动力学模拟，研究了原始、自由站立的无限与有限尺寸石墨烯片的熔化现象。在我们的模拟中，采用两种独立的加热协议对研究系统的温度进行系统性升温，以便从两种方案得到的熔化温度可相互校验一致性。无限石墨烯片的熔化温度通过三个独立的计算机实验获得。在第一个实验中，我们模拟各种有限尺寸石墨烯的熔化，然后将无限石墨烯片的熔化温度确定为有限石墨烯尺寸渐近增长时的温度。在第二个实验中，我们模拟不同半径的无限单壁碳纳米管（SWCNTs）的熔化，然后将无限石墨烯片的熔化温度确定为 SWCNTs 半径渐近增长时的温度。在第三个实验中，我们加热一个通过构建矩形超晶胞（其侧面施加周期性边界条件）形成的无限石墨烯。基于第一种方法得到的无限石墨烯熔化温度约为 $\sim$ 5799 K $\pm$ 22 K。第二种方法得到 $\sim$5302 K $\pm$ 36 K，而第三种得到 $\sim$5355 $\pm$ 140 K。由于这些 MD 模拟技术细节的差异，第一个实验的结果与第二、第三实验的结果存在明显差异。我们谨慎地得出结论：基于第二和第三个实验数据的一致性，使用 AIREBO 力场，自由站立的无限石墨烯片在 5302 K $\pm$ 36 K 的温度下熔化。