【技术实现步骤摘要】
单层二硫化钼剪切模量的分子力学计算方法
本专利技术属于计算二维纳米材料领域，涉及一种以分子力学方法测定单层二硫化钼剪切模量的方法。技术背景单层二硫化钼作为一种新型的二维纳米材料，以其特殊的能带结构和优良的半导体性质，在微纳尺度电子元器件中有着广阔的应用前景。而其设计的合理性和可靠性是基于对材料力学性质的准确认识和理解实现的。剪切性质作为最基础的材料属性之一，在实际工程实践中，材料的破坏往往是由于剪切应力引起的，其总是发生在剪应力最大处。此外，在微纳观尺度下，纳米材料展现的不同于宏观性能的尺寸效应也极大的影响着材料的性能。因此，开展对单层二硫化钼剪切性质相关的研究，对微纳尺度电子元器件的设计和应用具有重要的科学意义和应用价值。目前，对纳米材料剪切性质的研究主要包括实验测定，理论方法以及数值计算。对于实验测定而言，在纳米尺度有效进行测定二维材料的剪切性能存在极大的挑战。随着纳米力学理论的不断成熟，为研究纳米材料的相关力学性质提供了新的途径。其中，基于经验与半经验力场的分子力学方法，目前正成为分析纳米材料性质的最常用的理论计算方法。基于此，本专利技术采用分子力学理论...
【技术保护点】
1.一种单层二硫化钼剪切模量的分子力学计算方法，首先构建单层二硫化钼分子力学理论模型，然后根据结构自身几何关系推导出其在剪切载荷作用下，系统总能量的函数表达式，通过最小势能原理，得到剪切模量的解析表达式，最后求解线性方程组得到单层二硫化钼的剪切模量；其特征在于，具体步骤如下：单层二硫化钼分子是由三层原子构成类似三明治的结构，上下两层为S原子，中间层为Mo原子；单层二硫化钼分子属于六方晶系结构，类六边形的蜂窝状结构；根据单层二硫化钼分子结构的边界特征，将其边界分为扶手椅型边界和锯齿形边界；分子力学计算选取单层二硫化钼分子结构中的周期性代表单元作为分子力学理论模型，该代表单元即...
【技术特征摘要】
1.一种单层二硫化钼剪切模量的分子力学计算方法，首先构建单层二硫化钼分子力学理论模型，然后根据结构自身几何关系推导出其在剪切载荷作用下，系统总能量的函数表达式，通过最小势能原理，得到剪切模量的解析表达式，最后求解线性方程组得到单层二硫化钼的剪切模量；其特征在于，具体步骤如下：单层二硫化钼分子是由三层原子构成类似三明治的结构，上下两层为S原子，中间层为Mo原子；单层二硫化钼分子属于六方晶系结构，类六边形的蜂窝状结构；根据单层二硫化钼分子结构的边界特征，将其边界分为扶手椅型边界和锯齿形边界；分子力学计算选取单层二硫化钼分子结构中的周期性代表单元作为分子力学理论模型，该代表单元即单胞，由9个原子构成，其中中间层为3个Mo原子，上下两层各为3个S原子；剪切推导需分别建立该单胞在纯剪切载荷作用下，其结构发生剪切变形前后以及相应的俯视投影结构共计4种模型；其中，对于未投影的单胞，根据选取单胞的几何特征，划分出一种类型的化学键和三种类型的化学键键角，分别为钼硫键ri、层内钼硫钼角φi、层内硫钼硫角θi和层间硫钼硫角ψi，其中i＝1,2,3，代表不同位置上的键和角；其中，层内角是指所构成硫钼硫角的两个硫原子在同一原子层面上，层间角指硫钼硫角的两个硫原子不在同一层面上；根据理论模型的几何对称特征，满足φi＝θi，即dφi＝dθi，其中，i＝1,2,3(1)此外，由于上下两个硫原子层与Mo原子层之间的厚度相等，且分别由r1、ψ1，r2、ψ2和r3、ψ3三种键长和键角表示，有如下关系：根据选取的单层二硫化钼单胞投影前后相邻Mo原子距离l0相等的几何关系，在空间三角形及相应投影三角形中应用余弦定理用键长键角进行表示：联立式(2)并化简有如下形式：且在投影单胞模型中，角φi的投影角为αi，其中i＝1,2,3，满足α1+α2+α3＝2π，基于上式关系，将角度变量φ3通过变量φ1，φ2，ψ1，ψ2，ψ3进行表示；然后通过在剪切变形后的单胞构型中，利用其结构空间几何关系构建由相邻S-Mo-S原子构成的辅助三角形；在辅助三角形中，βι为空间辅助角，其中i＝1,2，由S原子连线li为空间辅助线，其中i＝1,2；键长r1对角为β1，辅助线l1的对角为θ2，键长r2对角为β2，辅助线l2的对角为θ1；在辅...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东，赵俊飞，叶宏飞，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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