فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

پژوهش­ های اخیر نشان می ­دهند که ترابرد آب در نانولوله­ های کربنی بسیار سریع است. یکی از مهمترین دلایل برای این پدیده، هموار بودن نمودار انرژی برهم­کنش آب با دیواره­ی نانولوله­ ی کربنی است. نانولوله ­های کربنی در عمل ممکن است کامل هموار نباشند. این ویژگی می­ تواند به دلیل بروز نواقص ساختاری در هنگام ساخت و یا به صورت عمدی برای تهیه نانوکانال­هایی با کاربردهای خاص ایجاد شود. در این پژوهش، ما با استفاده از شبیه­ سازی دینامیک مولکولی به بررسی سیستماتیک اثر زبری و میزان ترشوندگی دیواره بر ترابرد آب در نانولوله­ های کربنی ناهموار پرداختیم. در مدل ما نانولوله­ ی کربنی آرمچیر (10و10) به عنوان مرجع انتخاب شده و به نانولوله ­هایی با قطر بزرگتر ولی با طول یکسان متصل می ­شود و این الگو به تناوب و به دفعات دلخواه تکرار می ­شود. افزون بر اثر زبری دیواره، میزان ترشوندگی نانولوله نیز عامل مهمی است که با تغییر پارامتر برهم­کنش شاره-دیواره قابل تنظیم است. نتایج ما نشان می­دهد که ضریب اصطکاک شاره-دیواره در نانولوله­ های ناهموار نسبت به نانولوله­ های هموار افزایش می­ یابد و همچنین، با افزایش زبری در نانولوله ­ها (افزایش دامنه یا کاهش طول­موج) ضریب اصطکاک نیز روندی افزایشی را نشان می­ دهد، در حالی که طول لغزش کاهش پیدا می ­کند. افزون­بر این، مشاهده کردیم که با کاهش پارامترهای برهم­کنشی و در نتیجه آب­گریز شدن نانولوله­ها ضریب اصطکاک شاره-دیواره در مقایسه با حالت آب­دوست کاهش می­یابد. سرانجام، از بررسی اطلاعات بدست آمده از شبیه­ سازی­های انجام شده، بینش مفیدی از ساختار تعادلی آب و وابستگی کمیت­هایی چون ضریب اصطکاک شاره- دیواره، گرانروی آب و بالاخره طول لغزش، به میزان ترشوندگی و زبری نانولوله کربنی بدست آورده­ایم. ضمن آن که بررسی نتایج مربوط به مرحله نخست، یعنی پر شدن نانولوله، به دانش قبلی ما در زمینه اثر مویینگی در نانولوله­ های ناهموار عمق بیشتری می­ بخشد.