luận án này được nghiên cứu bởi bản thân tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy PGS.TS. Lê Minh Quý và GS.TS. Trần Ích Thịnh. Trừ những phần tham khảo đã được ghi rõ trong luận án, các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Văn Trang MÔ PHỎNG ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA ỐNG NANO PHỐT PHO ĐEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN NGUYÊN TỬ LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC Hà Nội - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Văn Trang MÔ PHỎNG ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA ỐNG NANO PHỐT PHO ĐEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN NGUYÊN TỬ Ngành: Cơ học Mã số: 9440109 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Lê Minh Quý Hướng dẫn khoa học 2: GS.TS Trần Ích Thịnh Hà Nội - 2018 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tồn nội dung trình bày luận án nghiên cứu thân hướng dẫn khoa học Thầy PGS.TS Lê Minh Quý GS.TS Trần Ích Thịnh Trừ phần tham khảo ghi rõ luận án, số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà nội, ngày tháng Người hướng dẫn Nghiên cứu sinh PGS.TS Lê Minh Quý Nguyễn Văn Trang Người hướng dẫn GS.TS Trần Ích Thịnh năm 2018 iv LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Minh Quý GS.TS Trần Ích Thịnh, Thầy hướng dẫn khoa học tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để tơi hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán giảng viên môn Cơ học vật liệu kết cấu, Viện Cơ khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để thực luận án Tôi muốn cảm ơn giúp đỡ vô tư bạn bè, đồng nghiệp mơn Thiết kế khí, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên dành điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tơi muốn bày tỏ biết ơn đến Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo sau đại học, Viện khí Trường Đại Học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Cuối gửi lời cảm ơn tới gia đình, người ln động viên, giúp đỡ mặt tinh thần suốt thời gian qua i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vi MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vật liệu hai chiều (2D) phốt đen 1.2 Các phương pháp tính 13 1.3 Tình hình nghiên cứu giới ống nano 17 1.3.1 Graphene vật liệu tương tự graphene 17 1.3.2 Tấm phốt đen 22 1.3.3 Ống phốt đen 23 1.4 Tình hình nghiên cứu Việt Nam ống nano 27 1.5 Kết luận 28 Chương CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN NGUYÊN TỬ ÁP DỤNG ĐỂ TÍNH TỐN ỐNG NANO PHỐT PHO ĐEN 30 2.1 Cấu trúc ống nano phốt đen 30 2.1.1 Cấu trúc nano phốt đen 30 2.1.2 Cấu trúc ống nano phốt đen 32 2.2 Thế tương tác nguyên tử 34 2.2.1 Giới thiệu chung tương tác nguyên tử 34 2.2.2 Hàm Tersoff 34 2.2.3 Hàm Stillinger-Weber 36 2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn nguyên tử 37 2.3.1 Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn nguyên tử 37 2.3.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn nguyên tử 37 2.3.3 Kiểu phần tử AFEM 43 2.3.4 Mơ hình phần tử hữu hạn nguyên tử với hàm Stillinger-Weber 44 2.4 Kết luận 47 Chương KẾT QUẢ KÉO ỐNG NANO PHỐT PHO ĐEN 48 3.1 Đánh giá độ tin cậy chương trình tính kéo ống nano phốt đen 48 3.2 Khảo sát ảnh hưởng chiều dài ống đến đặc trưng học ống nano phốt đen 49 ii 3.2.1 Ảnh hưởng chiều dài ống đến đường cong ứng suất-biến dạng ống nano phốt đen chịu kéo 49 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng chiều dài ống đến giá trị mô đun đàn hồi ống nano phốt đen chịu kéo 50 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng chiều dài ống đến giá trị ứng suất phá hủy ống nano phốt đen chịu kéo 52 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng chiều dài ống đến giá trị biến dạng phá hủy ống nano phốt đen chịu kéo 53 3.3 Kết kéo ống nano phốt đen phương pháp AFEM 55 3.3.1 Đường cong ứng suất-biến dạng 55 3.3.2 Mô đun đàn hồi 59 3.3.3 Hệ số Poisson 66 3.3.4 Ứng suất biến dạng phá hủy 70 3.3.5 Kết luận 75 Chương KẾT QUẢ NÉN ỐNG NANO PHỐT PHO ĐEN 77 4.1 Đánh giá độ tin cậy chương trình tính nén ống nano phốt đen 77 4.2 Kết nén ống nano phốt đen tính phương pháp AFEM 78 4.2.1 Ảnh hưởng đường kính ống tỷ số chiều dài/đường kính khơng đổi, L/D=8 đường kính ống thay đổi 80 4.2.2 Ảnh hưởng chiều dài ống đường kính ống khơng đổi 85 4.2.3 Ảnh hưởng đường kính chiều dài ống không đổi 87 4.2.4 Kết luận 92 4.3 So sánh đặc trưng học ống nano phốt đen kéo nén đường kính ống thay đổi tỷ số chiều dài/đường kính ống, L/D=8 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 Kết luận 96 Kiến nghị 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG ĐÃ BỐ CỦA LUẬN ÁN 108 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT MD Molecular Dynamics - Động lực phân tử MM Molecular Mechanical - Cơ học phân tử DFT Density Functional Theory - Lý thuyết hàm mật độ FEM Finite Element Method - Phương pháp phần tử hữu hạn TB Tight-Binding – Phương pháp Tight-Binding AFEM Atomistic Finite Element Method - Phương pháp phần tử hữu hạn nguyên tử MDFEM Molecular Dynamics Finite Element Method - Phương pháp phần tử hữu hạn động lực phân tử CNT Carbon Nano Tube - Ống bon nano SW Stillinger-Weber - Hàm Stillinger-Weber BPNT Black Phosphorene Nanotube - Ống nano phốt đen COMPASS Condensed-phase Optimized Molecular Potentials for Atomistic Simulation Studies - Hàm COMPASS ECP Effective Core Pseudo-potential - Hàm ECP BN Boron Nitride - Bo Nitơ SiC Silicene Carbon - Silic Các bon Si Silicene – Silic t Độ dày ống vật liệu nano đơn lớp (nm) Y Mô đun đàn hồi (N/m2) Yt Mô đun đàn hồi chiều (N/m) iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đặc trưng học graphene tính phương pháp khác 18 Bảng 1.2 Cơ tính BN tính phương pháp khác 20 Bảng 1.3 Cơ tính SiC tính phương pháp khác 21 Bảng 1.4 Cơ tính Si tính phương pháp khác 22 Bảng 1.5 Cơ tính nano phốt đen tính phương pháp khác 23 Bảng 1.6 Cơ tính ống phốt đen nano tính phương pháp 25 khác Bảng 2.1 Thơng số hình học ống phốt đen [114] 31 Bảng 2.2 Thông số hàm Stillinger-Weber cho tương tác nguyên tử 47 (kéo dãn liên kết) Bảng 2.3 Thông số hàm Stillinger-Weber cho tương tác nguyên tử 47 (uốn liên kết) Pb Pt nguyên tử thuộc đường kính đường kính ngồi ống Bảng 3.1 Bảng thơng số hình học ống armchair nano phốt đen tỷ 57 số chiều dài/đường kính, L/D=8 cho tất ống Bảng 3.2 Bảng thông số hình học ống zigzag nano phốt đen tỷ số 57 chiều dài/đường kính, L/D=8 cho tất ống Bảng 3.3 Mô đun đàn hồi ống amrchair nano phốt đen (kéo theo 59 phương zigzag) tính phương pháp AFEM Bảng 3.4 Mơ đun đàn hồi ống zigzag nano phốt đen (kéo theo phương 60 amrchair) tính phương pháp AFEM Bảng 3.5 Hệ số Poisson ống amrchair nano phốt đen (kéo theo 66 phương zigzag) tính phương pháp AFEM v Bảng 3.6 Hệ số Poisson ống zigzag nano phốt đen (kéo theo phương 67 amrchair) tính phương pháp AFEM Bảng 3.7 Ứng suất phá hủy biến dạng phá hủy ống amrchair nano phốt 70 đen (kéo theo phương zigzag) tính phương pháp AFEM Bảng 3.8 Ứng suất phá hủy biến dạng phá hủy ống zigzag nano phốt 71 đen (kéo theo phương amrchair) tính phương pháp AFEM Bảng 4.1 Bảng thơng số hình học ống armchair nano phốt đen 79 Bảng 4.2 Bảng thông số hình học ống zigzag nano phốt đen 79 Bảng 4.3 Đặc trưng học ống armchair nano phốt đen (nén dọc theo 82 phương zigzag) Bảng 4.4 Đặc trưng học ống zigzag nano phốt đen (nén dọc theo 83 phương armchair) Bảng 4.5 Ứng suất tới hạn biến dạng tới hạn ống (0, 8) armchair (10, 87 0) zigzag nano phốt đen chịu nén dọc trục tỷ số chiều dài/đường kính L/D thay đổi Bảng 4.6 Ứng suất tới hạn biến dạng tới hạn ống armchair nano phốt 89 đen cố định chiều dài ống, L=80 Å đường kính ống thay đổi Bảng 4.7 Bӕcөc luұn án: Nӝ i dung cӫ a luұ QiQÿѭ ӧc trình bày gӗm FKѭѫQJ nKѭVDX &KѭѫQJ TӘNG QUAN Nghiên cӭu sinh giӟi thiӋ u vӅvұ t liӋ u hai chiӅ u bao gӗm vұ t liӋ u nano phӕ t SKRÿHQ PKkQWtFKFiFF{QJWUuQKÿmÿѭ ӧc công bӕWUѭ ӟFÿk\OLrQTXDQ Ӄ Qÿ Ӆtài luұ n án DӵDWUrQFѫV ӣÿyQJKLrQF ӭXVLQKÿѭDUDP ө FWLrXÿ ӕLWѭ ӧQJYjSKѭѫQ pháp nghiên cӭu cӫa luұ n án &KѭѫQJ &Ѫ Ӣ6 CӪ$ 3+ѬѪ1* 3+È3 ҪN TӰ HӲ 3+ U HҤN NGUYÊN TӰ ÁP DӨ1*Ĉ ӆTÍNH TỐN ӔNG NANO PHӔ73+2Ĉ(1 Trong FKѭѫQJQj\QJKLrQF ӭu sinh trình bày vӅFiFFѫV ӣkhoa hӑc cӫa luұ n iQQKѭ cҩ u trúc cӫa tҩ m ӕng vұ t liӋ u nano phӕ WSKRÿHQWK ӃQăQJWѭѫQJWiF ӳa nguyên tӱYjSKѭѫQJSKiSSK ҫ n tӱhӳu hҥ n nguyên tӱ &KѭѫQJ KӂT QUҦVÀ BÀN LUҰN KÉO ӔNG NANO PHӔ73+2Ĉ(1 &iFÿ һ FWUѭQJFѫK ӑc cӫa vұ t liӋ u nano phӕ WSKRÿHQÿѭ ӧF[iFÿ ӏ nh bҵ ng thí nghiӋ m mơ phӓng kéo ӕng nano phӕWSKRÿHQ &KѭѫQJ ӂT QUҦVÀ BÀN LUҰN NÉN ӔNG NANO PHӔ73+2Ĉ(1 &iFÿ һ FWUѭQJFѫK ӑc cӫa vұ t liӋ u nano phӕ WSKRÿHQÿѭ ӧF[iFÿ ӏ nh bҵ ng thí nghiӋ m mô phӓ ng nén ӕng nano phӕ WSKRÿHQ ҦQKKѭ ӣng cӫ Dÿѭ ӡng kính chiӅ u GjLÿ Ӄ QFiFÿ һ FWUѭQJFѫF ӫa cӫa ӕng vұ t nano phӕWSKRÿHQFNJQJÿѭ ӧFÿѭDUDWK ҧ o luұ n Bên cҥ QKÿyFiFVRViQKY Ӆÿ һ FWUѭQJFѫK ӑc cӫ aӕ ng phӕWSKRÿHQNKL QpQFNJ QJÿѭ ӧFÿѭDUD Ӣ phҫ n cuӕi, nghiên cӭXVLQKÿѭDUDFiFN Ӄ t luұ n cӫ a luұ n án kiӃ n nghӏ FiFKѭ ӟng phát triӇ n tiӃ p theo 101 [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] Khot L.R., Sankaran S., Maja J.M., Ehsani R., and Schuster E.W (2012) Applications of nanomaterials in agricultural production and crop protection: a review Crop protection, 35: pp 64-70 Kou L., Frauenheim T., and Chen C (2014) Phosphorene as a superior gas sensor: selective adsorption and distinct I–V response The journal of physical chemistry letters, 5(15): pp 2675-2681 Kou L., Chen C., and Smith S.C (2015) Phosphorene: fabrication, properties, and applications The journal of physical chemistry letters, 6(14): pp 2794-2805 Kudin K.N., Scuseria G.E., and Yakobson B.I (2001) C F, BN, and C nanoshell elasticity from ab initio computations Physical Review B, 64(23): pp 235406 Le M.-Q and Nguyen D.-T (2014) Atomistic simulations of pristine and defective hexagonal BN and SiC sheets under uniaxial tension Materials Science and Engineering: A, 615: pp 481-488 Le M.-Q (2014) Atomistic study on the tensile properties of hexagonal AlN, BN, GaN, InN and SiC sheets Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 11(6): pp 1458-1464 Le M.-Q and Nguyen D.-T (2015) Determination of elastic properties of hexagonal sheets by atomistic finite element method Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 12(4): pp 566-574 Le M.-Q and Nguyen D.-T (2015) The role of defects in the tensile properties of silicene Applied Physics A, 118(4): pp 1437-1445 Le M.-Q and Batra R.C (2016) Mode-I stress intensity factor in single layer graphene sheets Computational Materials Science, 118: pp 251-258 Le M.-Q (2018) Reactive molecular dynamics simulations of the mechanical properties of various phosphorene allotropes Nanotechnology, 29(19): pp 195701 Lee C., Wei X., Kysar J.W., and Hone J (2008) Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene science, 321(5887): pp 385-388 Li C and Chou T.-W (2003) A structural mechanics approach for the analysis of carbon nanotubes International Journal of Solids and Structures, 40(10): pp 2487-2499 Li H., Li F., Wang L., Sheng J., Xin Z., Zhao L., Xiao H., Zheng Y., and Hu Q (2009) Effect of nano-packing on preservation quality of Chinese jujube (Ziziphus jujuba Mill var inermis (Bunge) Rehd) Food chemistry, 114(2): pp 547-552 Li L., Yu Y., Ye G.J., Ge Q., Ou X., Wu H., Feng D., Chen X.H., and Zhang Y (2014) Black phosphorus field-effect transistors Nature nanotechnology, 9(5): pp 372-377 Li L.H and Chen Y (2016) Atomically thin boron nitride: unique properties and applications Advanced Functional Materials, 26(16): pp 2594-2608 Li W., Yang Y., Zhang G., and Zhang Y.-W (2015) Ultrafast and directional diffusion of lithium in phosphorene for high-performance lithiumion battery Nano letters, 15(3): pp 1691-1697 102 [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] Liao X and Chen X (2016) Effects of intrinsic strain on the structural stability and mechanical properties of phosphorene nanotubes in ASME 2016 International Mechanical Engineering Congress and Exposition American Society of Mechanical Engineers, pp V014T11A012V014T11A012 Lin Z., McCreary A., Briggs N., Subramanian S., Zhang K., Sun Y., Li X., Borys N.J., Yuan H., and Fullerton-Shirey S.K (2016) 2D materials advances: from large scale synthesis and controlled heterostructures to improved characterization techniques, defects and applications 2D Materials, 3(4): pp 042001 Lindsay L and Broido D (2010) Optimized Tersoff and Brenner empirical potential parameters for lattice dynamics and phonon thermal transport in carbon nanotubes and graphene Physical Review B, 81(20): pp 205441 Ling X., Wang H., Huang S., Xia F., and Dresselhaus M.S (2015) The renaissance of black phosphorus Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(15): pp 4523-4530 Liu B., Huang Y., Jiang H., Qu S., and Hwang K (2004) The atomic-scale finite element method Computer methods in applied mechanics and engineering, 193(17-20): pp 1849-1864 Liu B., Jiang H., Huang Y., Qu S., Yu M.-F., and Hwang K (2005) Atomicscale finite element method in multiscale computation with applications to carbon nanotubes Physical Review B, 72(3): pp 035435 Liu F., Ming P., and Li J (2007) Ab initio calculation of ideal strength and phonon instability of graphene under tension Physical Review B, 76(6): pp 064120 Liu H., Liu Y., and Zhu D (2011) Chemical doping of graphene Journal of materials chemistry, 21(10): pp 3335-3345 Liu H., Neal A.T., Zhu Z., Tomanek D., and Ye P.D (2014) Phosphorene: a new 2D material with high carrier mobility arXiv preprint arXiv:1401.4133 Liu H., Neal A.T., Zhu Z., Luo Z., Xu X., Tománek D., and Peide D.Y (2014) Phosphorene: an unexplored 2D semiconductor with a high hole mobility Liu H., Neal A.T., Zhu Z., Luo Z., Xu X., Tománek D., and Ye P.D (2014) Phosphorene: an unexplored 2D semiconductor with a high hole mobility ACS nano, 8(4): pp 4033-4041 Liu H., Du Y., Deng Y., and Peide D.Y (2015) Semiconducting black phosphorus: synthesis, transport properties and electronic applications Chemical Society Reviews, 44(9): pp 2732-2743 Liu P., Pei Q.-X., Huang W., and Zhang Y.-W (2018) Strength and buckling behavior of defective phosphorene nanotubes under axial compression Journal of Materials Science, 53(11): pp 8355-8363 Liu W.K., Karpov E., Zhang S., and Park H (2004) An introduction to computational nanomechanics and materials Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 193(17-20): pp 1529-1578 103 [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] Lu W., Nan H., Hong J., Chen Y., Zhu C., Liang Z., Ma X., Ni Z., Jin C., and Zhang Z (2014) Plasma-assisted fabrication of monolayer phosphorene and its Raman characterization Nano Research, 7(6): pp 853-859 Meo M and Rossi M (2007) A molecular-mechanics based finite element model for strength prediction of single wall carbon nanotubes Materials Science and Engineering: A, 454: pp 170-177 Michele M and Marco R (2006) Prediction of Young's modulus of single wall carbon nanotubes by molecular-mechanics based finite element modelling Composites Science and Technology, 66(11): pp 1597-1605 Nasdala L and Ernst G (2005) Development of a 4-node finite element for the computation of nano-structured materials Computational Materials Science, 33(4): pp 443-458 Nasdala L., Kempe A., and Rolfes R (2010) The molecular dynamic finite element method (MDFEM) Computers Materials and Continua, 19(1): pp 57 Nguyen D.-T., Le M.-Q., Bui T.-L., and Bui H.-L (2017) Atomistic simulation of free transverse vibration of graphene, hexagonal SiC, and BN nanosheets Acta Mechanica Sinica, 33(1): pp 132-147 Nguyen D.-T., Le M.-Q., Nguyen V.-T., and Bui T.-L (2017) Effects of various defects on the mechanical properties of black phosphorene Superlattices and Microstructures, 112: pp 186-199 Nguyen D.-T., Le M.-Q., Nguyen V.-T., and Bui T.-L (2017) Effects of various defects on the mechanical properties of black phosphorene Superlattices and Microstructures Novoselov K., Jiang D., Schedin F., Booth T., Khotkevich V., Morozov S., and Geim A (2005) Two-dimensional atomic crystals Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102(30): pp 10451-10453 Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V., Jiang D., Zhang Y., Dubonos S.V., Grigorieva I.V., and Firsov A.A (2004) Electric field effect in atomically thin carbon films science, 306(5696): pp 666-669 Ong Z.-Y., Cai Y., Zhang G., and Zhang Y.-W (2014) Strong thermal transport anisotropy and strain modulation in single-layer phosphorene The Journal of Physical Chemistry C, 118(43): pp 25272-25277 Pakdel A., Zhi C., Bando Y., and Golberg D (2012) Low-dimensional boron nitride nanomaterials Materials Today, 15(6): pp 256-265 Pantano A., Parks D.M., and Boyce M.C (2004) Mechanics of deformation of single-and multi-wall carbon nanotubes Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 52(4): pp 789-821 Parisi C., Vigani M., and Rodríguez-Cerezo E (2015) Agricultural nanotechnologies: what are the current possibilities? Nano Today, 10(2): pp 124-127 Park J.-H., Park J.C., Yun S.J., Kim H., Luong D.H., Kim S.M., Choi S.H., Yang W., Kong J., and Kim K.K (2014) Large-area monolayer hexagonal boron nitride on Pt foil ACS nano, 8(8): pp 8520-8528 104 [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] Peng Q., Ji W., and De S (2012) Mechanical properties of the hexagonal boron nitride monolayer: Ab initio study Computational Materials Science, 56: pp 11-17 Prylutskyy Y.I., Durov S., Ogloblya O., Buzaneva E., and Scharff P (2000) Molecular dynamics simulation of mechanical, vibrational and electronic properties of carbon nanotubes Computational Materials Science, 17(2): pp 352-355 Qiao J., Kong X., Hu Z.-X., Yang F., and Ji W (2014) High-mobility transport anisotropy and linear dichroism in few-layer black phosphorus Nature communications, Rahman M.Z., Kwong C.W., Davey K., and Qiao S.Z (2016) 2D phosphorene as a water splitting photocatalyst: fundamentals to applications Energy & Environmental Science, 9(3): pp 709-728 Reich E.S (2014) Phosphorene excites materials scientists Nature, 506(7486): pp 19 Şahin H., Cahangirov S., Topsakal M., Bekaroglu E., Akturk E., Senger R.T., and Ciraci S (2009) Monolayer honeycomb structures of group-IV elements and III-V binary compounds: First-principles calculations Physical Review B, 80(15): pp 155453 Sánchez-Portal D., Artacho E., Soler J.M., Rubio A., and Ordejón P (1999) Ab initio structural, elastic, and vibrational properties of carbon nanotubes Physical Review B, 59(19): pp 12678 Sanders R (2003), Physicists Build World's Smallest Motor Using Nanotubes and Etched Silicon, UC Berkeley New Article Online Scrinis G and Lyons K (2007) The emerging nano-corporate paradigm: nanotechnology and the transformation of nature, food and agri-food systems International Journal of Sociology of Agriculture and Food, 15(2): pp 22-44 Sevik C., Kinaci A., Haskins J.B., and Çağın T (2011) Characterization of thermal transport in low-dimensional boron nitride nanostructures Physical Review B, 84(8): pp 085409 Sha Z.-D., Pei Q.-X., Ding Z., Jiang J.-W., and Zhang Y.-W (2015) Mechanical properties and fracture behavior of single-layer phosphorene at finite temperatures Journal of Physics D: Applied Physics, 48(39): pp 395303 Shahnazari A., Ansari R., and Rouhi S (2017) On the stability characteristics of zigzag phosphorene nanotubes: A finite element investigation Journal of Alloys and Compounds, 702: pp 388-398 Sisler J.R (1991), Method of making multilayer printed circuit board, Google Patents Slater J.C and Koster G.F (1954) Simplified LCAO method for the periodic potential problem Physical Review, 94(6): pp 1498 Smith A.M and Nie S (2009) Semiconductor nanocrystals: structure, properties, and band gap engineering Accounts of chemical research, 43(2): pp 190-200 105 [107] Son Y.-W., Cohen M.L., and Louie S.G (2006) Energy gaps in graphene nanoribbons Physical review letters, 97(21): pp 216803 [108] Song J., Wu J., Huang Y., and Hwang K (2008) Continuum modeling of boron nitride nanotubes Nanotechnology, 19(44): pp 445705 [109] Sorkin V and Zhang Y (2016) Mechanical properties of phosphorene nanotubes: a density functional tight-binding study Nanotechnology, 27(39): pp 395701 [110] Sorkin V., Cai Y., Ong Z., Zhang G., and Zhang Y (2017) Recent advances in the study of phosphorene and its nanostructures Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 42(1): pp 1-82 [111] Stillinger F.H and Weber T.A (1989) Fluorination of the dimerized Si (100) surface studied by molecular-dynamics simulation Physical review letters, 62(18): pp 2144 [112] Sun H., Ren P., and Fried J (1998) The COMPASS force field: parameterization and validation for phosphazenes Computational and Theoretical Polymer Science, 8(1-2): pp 229-246 [113] Suryavanshi A.P., Yu M.-F., Wen J., Tang C., and Bando Y (2004) Elastic modulus and resonance behavior of boron nitride nanotubes Applied Physics Letters, 84(14): pp 2527-2529 [114] Takao Y., Asahina H., and Morita A (1981) Electronic structure of black phosphorus in tight binding approach Journal of the Physical Society of Japan, 50(10): pp 3362-3369 [115] Tersoff J (1989) Modeling solid-state chemistry: Interatomic potentials for multicomponent systems Physical Review B, 39(8): pp 5566 [116] Thurn H and Kerbs H (1966) Crystal structure of violet phosphorus Angewandte Chemie International Edition, 5(12): pp 1047-1048 [117] Topsakal M and Ciraci S (2010) Elastic and plastic deformation of graphene, silicene, and boron nitride honeycomb nanoribbons under uniaxial tension: A first-principles density-functional theory study Physical Review B, 81(2): pp 024107 [118] Tratnyek P.G and Johnson R.L (2006) Nanotechnologies for environmental cleanup Nano today, 1(2): pp 44-48 [119] Tu Z.-c and Ou-Yang Z.-c (2002) Single-walled and multiwalled carbon nanotubes viewed as elastic tubes with the effective Young’s moduli dependent on layer number Physical Review B, 65(23): pp 233407 [120] Verma V., Jindal V., and Dharamvir K (2007) Elastic moduli of a boron nitride nanotube Nanotechnology, 18(43): pp 435711 [121] Wackerfuß J (2009) Molecular mechanics in the context of the finite element method International Journal for Numerical Methods in Engineering, 77(7): pp 969-997 [122] Wang C.-X., Zhang C., Jiang J.-W., Park H.S., and Rabczuk T (2016) Mechanical strain effects on black phosphorus nanoresonators Nanoscale, 8(2): pp 901-905 [123] Wang S., Yang B., Yuan J., Si Y., and Chen H (2015) Large-scale molecular simulations on the mechanical response and failure behavior of a defective graphene: cases of 5–8–5 defects Scientific reports, 5: pp 14957 106 [124] Wang S., Fan Z., Cui Y., Zhang S., Yang B., and Chen H (2017) Fracture behaviors of brittle and ductile 2D carbon structures under uniaxial tensile stress Carbon, 111: pp 486-492 [125] Wang S., Wu D., Yang B., Ruckenstein E., and Chen H (2018) Semimetallic carbon honeycombs: new three-dimensional graphene allotropes with Dirac cones Nanoscale, 10: pp 2748-2754 [126] Wang Y., Zhang C., Zhou E., Sun C., Hinkley J., Gates T.S., and Su J (2006) Atomistic finite elements applicable to solid polymers Computational materials science, 36(3): pp 292-302 [127] Wei Q and Peng X (2014) Superior mechanical flexibility of phosphorene and few-layer black phosphorus Applied Physics Letters, 104(25): pp 251915 [128] Wu Q., Park J.-H., Park S., Jung S.J., Suh H., Park N., Wongwiriyapan W., Lee S., Lee Y.H., and Song Y.J (2015) Single crystalline film of hexagonal boron nitride atomic monolayer by controlling nucleation seeds and domains Scientific reports, 5: pp 16159 [129] Xu M., Paci J.T., Oswald J., and Belytschko T (2012) A constitutive equation for graphene based on density functional theory International Journal of Solids and Structures, 49(18): pp 2582-2589 [130] Yakobson B.I., Brabec C., and Bernholc J (1996) Nanomechanics of carbon tubes: instabilities beyond linear response Physical review letters, 76(14): pp 2511 [131] Yang B., Wang S., Guo Y., Yuan J., Si Y., Zhang S., and Chen H (2014) Strength and failure behavior of a graphene sheet containing bi-grainboundaries RSC Advances, 4(97): pp 54677-54683 [132] Yang L., Majumdar K., Liu H., Du Y., Wu H., Hatzistergos M., Hung P., Tieckelmann R., Tsai W., and Hobbs C (2014) Chloride molecular doping technique on 2D materials: WS2 and MoS2 Nano letters, 14(11): pp 62756280 [133] Yang Z., Zhao J., and Wei N (2015) Temperature-dependent mechanical properties of monolayer black phosphorus by molecular dynamics simulations Applied Physics Letters, 107(2): pp 023107 [134] Yasaei P., Kumar B., Foroozan T., Wang C., Asadi M., Tuschel D., Indacochea J.E., Klie R.F., and Salehi‐Khojin A (2015) High‐quality black phosphorus atomic layers by liquid‐phase exfoliation Advanced Materials, 27(11): pp 1887-1892 [135] Yu M.-F., Lourie O., Dyer M.J., Moloni K., Kelly T.F., and Ruoff R.S (2000) Strength and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile load Science, 287(5453): pp 637-640 [136] Zanella I., Guerini S., Fagan S., Mendes Filho J., and Souza Filho A (2008) Chemical doping-induced gap opening and spin polarization in graphene Physical Review B, 77(7): pp 073404 [137] Zaug J.M., Soper A.K., and Clark S.M (2008) Pressure-dependent structures of amorphous red phosphorus and the origin of the first sharp diffraction peaks Nature materials, 7(11): pp 890 107 [138] Zhang D.-B., Akatyeva E., and Dumitrică T (2011) Helical BN and ZnO nanotubes with intrinsic twisting: An objective molecular dynamics study Physical Review B, 84(11): pp 115431 [139] Zhang L (2006) Stability analysis of atomic structures [140] Zhang S., Yan Z., Li Y., Chen Z., and Zeng H (2015) Atomically thin arsenene and antimonene: semimetal–semiconductor and indirect–direct band‐gap transitions Angewandte Chemie, 127(10): pp 3155-3158 [141] Zhao H (2012) Strain and chirality effects on the mechanical and electronic properties of silicene and silicane under uniaxial tension Physics Letters A, 376(46): pp 3546-3550 [142] Zhao W., Xue Z., Wang J., Jiang J., Zhao X., and Mu T (2015) Large-scale, highly efficient, and green liquid-exfoliation of black phosphorus in ionic liquids ACS applied materials & interfaces, 7(50): pp 27608-27612 [143] Ziegler M.M and Stan M.R (2003) CMOS/nano co-design for crossbarbased molecular electronic systems IEEE Transactions on Nanotechnology, 2(4): pp 217-230 108 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG ĐÃ BỐ CỦA LUẬN ÁN Nghiên cứu sinh cơng bố 04 cơng trình, cụ thể sau: 01 Báo cáo đăng hội nghị khoa học quốc gia uy tín: [1] Nguyễn Văn Trang, Lê Minh Quý Nguyễn Danh Trường (2017) Nghiên cứu ứng xử học ống nano phốt đen Tuyển tập cơng trình Hội nghị Cơ học tồn quốc lần thứ X, Hà Nội, 8-9/12/2017 Tập học vật rắn 02 Bài báo đăng tạp chí khoa học quốc gia chuyên ngành uy tín: [1] Van-Trang Nguyen, Danh-Truong Nguyen and Minh-Quy Le (2018) Atomistic simulation of the uniaxial tension of black phosphorene nanotubes Vietnam Journal of Mechanics, Volume 40, Number https://doi.org/10.15625/08667136/10751 [2] Nguyen, V.-T and M.-Q Le (2018) Atomistic simulation of the uniaxial compression of black phosphorene nanotubes, Vietnam Journal of Mechanics, Volume 40, Number https://doi.org /10.15625/0866-7136/10982 01 Bài báo đăng tạp chí khoa học quốc tế uy tín (SCIE): [1] Van-Trang Nguyen and Minh-Quy Le (2018) Compressive buckling of black phosphorene nanotubes: An atomistic study, Materials Research Express, Volume 5, Number https://doi.org/10.1088/2053-1591/aaba53 (SCIE) ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Văn Trang MÔ PHỎNG ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA ỐNG NANO PHỐT PHO ĐEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN NGUYÊN TỬ Ngành: Cơ học Mã số: 9440109 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC NGƯỜI... 1.3.3 Ống phốt đen Bên cạnh nano phốt đen ống nano phốt đen nhận quan tâm nhiều nhà khoa học giới Cơ tính ống nano phốt đen tính phương pháp khác phương pháp MD [11, 17], phương pháp DFT [30], phương. .. số hình học ống zigzag nano phốt đen 79 Bảng 4.3 Đặc trưng học ống armchair nano phốt đen (nén dọc theo 82 phương zigzag) Bảng 4.4 Đặc trưng học ống zigzag nano phốt đen (nén dọc theo 83 phương