碳纳米带的卷曲构型

碳纳米卷是一种独特的拓扑开放构型的石墨烯纳米带，由于其形态而拥有卓越的性质和应用前景。然而，受计算能力限制，对具有多个线圈的纳米卷的分子动力学研究有限。在此，我们提出了一种在平面内运动的分子链简单模型，用于描述长石墨烯纳米带的折叠和卷曲包装。该模型用于描述孤立单层纳米带卷的一系列可能的稳态和低频振荡模式，作为纳米带长度的函数。分析了由于热波动引起的卷的可能的构象变化，并检验了其热稳定性。使用全原子模型，计算了卷的热振动频谱，并与平坦纳米带的频谱进行了比较。结果表明，卷的声子态密度仅在低 ($\omega<100$ cm$^{-1}$) 和高 ($\omega>1450$ cm$^{-1}$) 频率范围内与平坦纳米带的不同。最后，利用开发的平面链模型，通过长期动力学计算了卷外半径的线性热膨胀系数。卷表现出异常高的热膨胀系数，这一特性可找到新的应用。