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| Propriétés électro-mécaniques des Nanotubes de Carbone (Electromechancial properties of carbon nanotubes) | ||
Wang, Zhao - (2008-09-18) / Université de Franche-Comté - Propriétés électro-mécaniques des Nanotubes de Carbone en : Français Directeur(s) de thèse: Devel , Michel Laboratoire : UTINAM - Univers, transport, interfaces, nanostructures, atmosphère et environnement, molécules Ecole doctorale : LP Classification : Physique | ||
Mots-clés : Nanotubes, carbone, NEMS, propriétés électro-mécaniques, champs électriques, distribution, énergies, simulations Résumé : Le but de cette thèse était de modéliser la réponse mécanique de nanotubes de carbone à des champs électriques. Nous avons commencé par utiliser le potentiel AIREBO dans des simulations de dynamique moléculaire afin d'étudier l'élasticité non-linéaire et la limite de déformation en torsion de divers nanotubes, en fonction de leur longueur, rayon et chiralité. Nous trouvons notamment que le module d'Young effectif des tubes décroît d'autant plus vite que la chiralité est faible. D'autre part, nous montrons que la limite de l'énergie stockable par atome lors de la torsion d'un tube est d'autant plus grande que le diamètre est petit. Nous modélisons ensuite, de façon atomistique, la distribution surfacique de charge électrique sur des nanotubes de carbone possédant une charge nette. Nous retrouvons notamment l'effet de pointe classique avec un très bon accord quantitatif avec des résultats expérimentaux obtenus par microscopie à force électrostatique. Par combinaison des méthodes utilisées dans les études précédentes, nous simulons la déflection de nanotubes semi-conducteurs et métalliques par un champ électrique extérieur, dans une configuration de type interrupteur moléculaire. L'effet des caractéristiques géométrique des tubes et du champ sur cette déflection ont été systématiquement étudiés. En outre, nous avons vu que des simulations de dynamique moléculaire avec le potentiel AIREBO permettent de retrouver quantitativement les énergies expérimentales d'adsorption du benzène, du naphtalène et d'anthracène sur le graphite. Ce type de simulation nous permet d'avancer sur la voie de la compréhension de la sélectivité de l'adsorption de certaines molécules surfactantes à plusieurs cycles benzéniques sur des nanotubes de chiralité donnée. Résumé (anglais) : This thesis aims at modeling the deformation of carbon nanotubes by an electric field. We started with molecular mechanics and molecular dynamics simulations investigating the non-linear elasticity of nanotubes. Comparing our results with whose found in the literature, we demonstrated the acuuracy and the efficiency of our computational codes. In a second step, we calculated the charge distribution in nanotubes in/without an electric field, for witch an atomic chargedipole model has been developed. We compared our theorical results with those from our experimental collaborators and quantitative agreement has been achieved. Finally, we combined thes methods used in two previous steps, simulating the deformation of the nanotubes in an electric field. The interplay between the external field, the tubegeometry and the electrostatic deformation was clearly demonstrated in this thesis. The results of the Ph. D work are of interest of the potential appications of nanotubes/nanowires in nanoelectronics and nanoelectromechanical systems. Identifiant : UFC-681 | ||
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