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文檔簡介
1、 英文論文翻譯,王珂 20071334計算的材料科學 在原子的摩擦上的分子的動力學模擬自我裝配的單層薄膜:同量、不能配合的滑動摘要在Au(111)上的自我裝配的單層薄膜(SAMS)之間的原子的摩擦已經(jīng)被研究經(jīng)過,分子的動力學模擬,強調(diào)表現(xiàn)的比較同量的而且在相對的滑中不能配合的SAMS。結(jié)果表示強調(diào)在同量的之上SAMS展現(xiàn)一個完整的周期式樣,顯示原子的摩擦,當隨意的時候修剪壓迫力的非常低平均價值被觀察為不能配合的滑動。不同的磨擦力行為能被追蹤到不同的在分子運動中,尤其在運動的集體性質(zhì)中。在同量的滑動中,所有分子移動同步地在每個時期和狀態(tài)中,但是他們?nèi)我獾囟要毩⒌負u擺不能配合的單層薄膜。模擬提供
2、清楚證據(jù)哪一在相同的工作之下在同量的SAMS身上的情況摩擦隊列總是比那些高在不能配合的情形。結(jié)果也在正常的壓力上表示一個修剪壓迫力的線依賴和對數(shù)的在滑落的速度上的區(qū)別。1.介紹堅硬的身體之間的摩擦可能起因于各種不同的來源。粗暴互鎖,材料焊接完全地負責摩擦,而且摩擦可能被產(chǎn)生覆蓋在表面各地在相對的運動的分子的交互作用,或藉著黏曳在中間表面第三種媒體如此的當做潤滑的或吸附。此外,摩擦大概來連同穿著一起以便毀壞,破碎和物質(zhì)的移動會產(chǎn)生棒的沖擊摩擦的行為。所有的這些指出摩擦是一個復雜程序的結(jié)果哪一不能夠解釋的厚度這個機制。而且,即使與外形有關(guān)的因素而且物質(zhì)的損害減到最少了,摩擦會持續(xù)或者改變。舉例來說
3、,摩擦和靜摩擦力起因于習慣于的分子的交互作用一個主要的問題在微中電子系統(tǒng)(MEMS)光滑的表面在非常小的負荷下面的彼此身上滑動。給這種摩擦的機制不有完全被了解,和摩擦的在分子研究仍然在它的早階段中。無穿著的摩擦對原子、分子的交互作用歸于在完全平滑的之間表面已經(jīng)有時當做摩擦在文學中被提到?這表明表面間的摩擦不起用,不不過它是被吸取的一個問題從實際的系統(tǒng),但是也,摩擦的秘密或許能被溶解過得更好檢查如此的一高度地簡單的系統(tǒng)。為原子刻度摩擦呈現(xiàn)了最簡單的模型之一。模型清楚地表示縮成皺紋的潛能會如何引起一個原子運動的轉(zhuǎn)換,從平滑的滑到迅速的跳躍和震動, 而且對能源消散和摩擦的領(lǐng)引。對基本的議題的較進一步
4、的洞察力被帶來了被Frankel做模型顯示了摩擦的依賴的在這之上表面間交互作用和滑落身體的殘余應(yīng)力.為一躺在正弦曲線有波浪的潛能上的N粒子的原子鏈,情況危急為這從互鎖州到無摩擦的滑的轉(zhuǎn)換,又稱為高速中子里的中微子火箭噴流模型取決于共度性,也就是,平均粒子距離的比對時期正弦曲線潛能,連同相對力量表面間的在中間行動,也就是,這潛在廣闊的比對突端這在中間粒子跳動。對于更多關(guān)于FK模型的資訊,讀者被布勞恩和Kivshar送到檢討紙在原子的磨擦上的實驗在變?nèi)蒹w的系統(tǒng),像是原子的力量,被實行仔細檢查,表面的力量裝置(SFA),和石英水晶微量天秤QCM)有石英的水晶而且薄地吸附.特別有趣結(jié)果來自于指出被吸附
5、的 。層能滑動的QCM實驗沒有可測量的靜態(tài)和滑展現(xiàn)黏的摩擦法律當這吸附原子與基體形成是不能配合的水晶的層。分子的動力學(MD)模擬連同實驗,可測量在一個方法的角色哪一不能配合的堅硬減弱滑比較不遲疑地超過分層堆積,和靜電摩擦只有是在同量的情況見到。結(jié)果是一致的具有理論上預(yù)測這FK模型在某種意義上為不能配合的滑落靜態(tài)的會消失如果靠近表面間交互作用的力量.簡單滑落系統(tǒng)的使用提供一個機會發(fā)現(xiàn)能源消散的模態(tài),哪一個可能帶新洞察力給摩擦的起源。模擬表示那一個滑可能刺激表面間原子的震動,對即是發(fā)出的聲子的一個程序帶領(lǐng),而且在這一個階段中被生產(chǎn)的能源最后是進入熱之內(nèi)形成。Porto等人調(diào)查有了兩個系統(tǒng)的磨擦力
6、回應(yīng)與一N粒子的單層薄膜。他們發(fā)現(xiàn)回應(yīng)這植入的到修剪的系統(tǒng)可能在造成了模態(tài)方面被描述叫做hearons的粒子密度當時的式樣.在程序期間,一些能源對系統(tǒng)的格式。自我裝配的單層薄膜也已經(jīng)當做是表面的結(jié)構(gòu)為原子摩擦的能力和在后面的小組促進研究表面間的環(huán)境。這SAMS的摩擦行為已經(jīng)透過實驗被探究和模擬。它是被辨認出的為單一在相對的滑落能源中分層堆積經(jīng)由兩個通道驅(qū)散:黏的消散。Ohzono等人的這在命令有機的單層薄膜之間的在根杝唇運動儲存和釋放的能源。他們總結(jié)機械的能源進入貨車之內(nèi)累積了交互作用模態(tài),而且摩擦力量的大小被決定了被被儲存的是多少能源.而非被釋放的能源如何是滑之后形成。著作在比率的SAMS之
7、間也在原子的根杝唇上運行MD模擬調(diào)查各種不同的分子運動的模態(tài).2.模型模擬細胞包含了兩個相反的單層薄膜,每個系列CH3(CH2)11SH鏈對硬的兩層AU(111)用化學方法吸收表面的。細胞大小測量了34.97一?34.61一?,延長與周期的邊界沿著平面的條件。(x,y)在某些情況,我們用一些微比較大的系統(tǒng)系列鏈烷用鐵鏈鎖住。如果不說物聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù),在這紙中被呈現(xiàn)的結(jié)果來自于較小的系統(tǒng)。鏈烷鏈使用被發(fā)展的模型被表示的特色。在每個鏈,在附近的之間在相同的鏈上的原子被描述了在這方面調(diào)和的彎曲束縛的和束縛伸展操作潛能,分子內(nèi)對于原子作保證的交互作用沿著相同的鏈根據(jù)超過三個束縛分開了和所有分子間的交
8、互作用被這鏈基體的交互作用。藉由e和r的價值適當?shù)胤峙?,靠鏈中聚集。是最初所有而且以一個間隔安排對最近的相鄰距離符合被頭聚集的硫磺形成的三角形的格子Au。每個基體被做模型如兩硬層了168Au原子在定方位方面(111)的安排。發(fā)現(xiàn)經(jīng)由計算機模擬,同量的和不能配合的系統(tǒng)圖1.在兩個相對事物方面的在后面小組的最高視野自己的裝配了單層薄膜公開和固體圓周在上面、比較低的單層薄膜上表現(xiàn)在后面這群分子,分別地(一)二相反的單層薄膜使彼此一致,而且分子在滑中表示同一個時期方向,創(chuàng)造同量的連絡(luò)。(b)上面的單層薄膜已經(jīng)被替換90?以便在x中的時期方向改變,這提供一個不能配合的集會。必須被產(chǎn)生,這能藉由安排上面、
9、比較低的單層薄膜被達成在二種不同的方法。當相反金色基體的格子使彼此一致,這被吸附的鏈烷鏈形成一個同量的集會。上面基體的旋轉(zhuǎn),連同它的吸附單層薄膜一起。這兩個系統(tǒng)被顯示在圖1哪里尾部的最上面的視野小組舉例說明相對位置在這相反的單層薄膜。 3.結(jié)果和討論3.1.修剪壓迫力和公信度同量SAMS的模擬在一個正常的負荷39被運行被滑動的速度5ms和溫度300K.結(jié)果,修剪強調(diào)而且平均鏈角度,當做一個滑落距離的功能在圖2被呈現(xiàn)。修剪壓迫力提及在被分開的較低的單層薄膜上的側(cè)面的隊列被這相同的價值。在這之上計算細胞的區(qū)域,和鏈角度描述上面的單層薄膜由于旋轉(zhuǎn),這兩個單層薄膜有無理性比定期性。事實上,轉(zhuǎn)換從同量的
10、對不能配合的騙局機智會是當替換一個任意的角度的上面單層薄膜時,達成了。旋轉(zhuǎn)是以這一個角度,計算的細胞能被延長定期地沒有引起邊界。條件速度Verlet的運算法則被用來用一個次步驟整合牛頓抯運動的相等0.5fs,和平均的溫度在水平(300K或1K)使用這我們實行三個步驟的模擬了:壓縮和滑。第一個系統(tǒng)是平衡為200ps,在時間期間哪一烴基鏈的勢能和平均傾斜角度被檢測保證系統(tǒng)到達了平衡了。下一個,上面的單層薄膜是被壓縮的在z方向中的速度直到特定的負荷被到達了。最后在被需要的正常的負荷下面的25ps的使平衡之后,上面的基體開始移動沿著x軸。除決定了的另外,所有模擬被運行了在一般負荷39nN之下,對連絡(luò)符
11、合方向的鏈烷分子的偏離也不對基體的mal。所有的數(shù)據(jù)是時間結(jié)束平均0.25ps。圖3在相同的負荷和滑落的速度之下提供結(jié)果,但是在溫度1K為了要將熱的噪音減到最少。是事實上遞送相似的信息,但是式樣為修剪壓迫力和鏈角度在圖3更看得見適當?shù)牡礁虞^不熱的。圖中的結(jié)果。而且3(一)表示同量系統(tǒng)的表現(xiàn)當圖的時候。而且呈現(xiàn)那從一不能配合的除了另外相同的系統(tǒng)。最令人印象深刻的特征是修剪壓迫力和鏈在圖按某一角度轉(zhuǎn)動。精確一半這制做格子滑落的方向的單層薄膜的常數(shù),當在圖的曲線時候。而且展現(xiàn)幾乎任意變化。修剪壓迫力的周期振動是結(jié)果黏住杝唇SAMS之間的摩擦。現(xiàn)象也已經(jīng)在其他系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn),和不同方面解釋機制,像是熔化
12、的和凝固物質(zhì)。2和3將顯示相互關(guān)系在原子的根之間杝唇和這滑距離圖2.修剪壓迫力和被獲得的鏈角度在裝載39nN,滑速度5ms和溫度300K(一)同量的單層薄膜的結(jié)果表示一般式樣原子的根杝用一個2.5時期以碰摩擦而且鏈角度是從不能配合的情形觀察,和統(tǒng)計學表演修剪的一個非常低的平均值壓迫力?;嚯x圖3.修剪壓迫力和鏈角度獲得在這之下相同的負荷和速度當做在圖2,但是在非常低的溫度,1K(一)結(jié)果從同量的單層薄膜表示一清楚的原子根杝的式樣以時期2.5以但是更加較不熱的噪音。(b)隨意變化修剪強調(diào),而且鏈角度被再次從不能配合的情形發(fā)現(xiàn)雖然上升溫暖氣流在圖的對結(jié)果的比較中非常小。表面間結(jié)構(gòu)的。這建議一個原子
13、的根杝唇可能的機制起因于周期性的儲存而且機械能源的釋放在滑期間高度地表面雖然據(jù)報導根杝唇能恐怕最好被觀察在不能配合。數(shù)據(jù)統(tǒng)計學表示平均的修剪強調(diào)進入。預(yù)測不能配合的表面之間的滑會展覽品非常低的摩擦已經(jīng)是騙局?系統(tǒng)的rmed有自我裝配的單層薄膜。在同量的情況,修剪壓迫力和平均之間有好通信鏈角度,當做一能清楚地在圖見到。而且,不只有一樣的時期和這兩個式樣的狀態(tài),但是也完美者在一些細節(jié)中甚至相配。然而,沒有如此的發(fā)現(xiàn)。而且在這兩個曲線看起來完全不恰當?shù)牡胤健_@提出較進一步的疑問關(guān)于性質(zhì)分子運動在一個同量或不能配合的滑和他們的在這之上磨擦力。3.2.壓力和摩擦速度的關(guān)聯(lián)在這一個區(qū)段中,我們模擬SAMS的磨擦力行為為一個正常負荷的功能和滑加速而且在此際給一個較進一步的比較在同量的之間和不能配合的摩擦。圖6除了表示在各種不同的常態(tài)下面的軍隊獲得的摩擦負荷在5ms的xed滑速度和溫度300它在相同的情況摩擦軍隊之下能清楚地被見到那的K.在同量的滑動總是比是一致的不能配合情形的高與實驗的結(jié)果和理論上的預(yù)測對于同量的滑SAMS,所有鏈烷鏈根在此期間在相似的方法中是不成形的,累積更多然后此刻滑被釋放的機械的能源。
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