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长单壁碳纳米管中稀释氦的比热及相关问题

统计力学 2016-08-31 v3 介观与纳米尺度物理

摘要

给出一种优雅的公式来确定单壁纳米管(SWNT)单位胞中碳原子坐标,并在 Lennard-Jones 势能作用下,对无限长 SWNT 中的氦(Ne)势能进行解析推导。计算了稀释 Ne 在长(20,20)SWNT 中的比热。发现 Ne 在高温时表现出三维(3D)气体行为,而在低温时表现为二维气体行为。尤其在 ultra low 温度下,Ne 内置于(20,20)纳米管中表现为晶格气体。提出一种粗略方法来确定势能中稀释气体的特征温度 Tc\mathcal{T}_c。当 TTc\mathcal{T}\gg \mathcal{T}_c 时,只需使用经典统计力学即可考虑气体在势能中的热行为,无需求解 Shr"{o}dinger 方程;但当 TTc\mathcal{T}\sim \mathcal{T}_c 时,则必须求解 Shr"{o}dinger 方程。对于 Ne 在(20,20)纳米管中的情况,我们得到 Tc60\mathcal{T}_c\approx 60 K。

关键词

引用

@article{arxiv.cond-mat/0303286,
  title  = {Specific heats of dilute neon inside long single-walled carbon nanotube and related problems},
  author = {Z. C. Tu and Z. C. Ou-Yang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0303286},
  year   = {2016}
}

备注

14 pages, 7 figures