Вплив кривини графенової площини на її змочуваність водою

Abstract

Методами функціоналу електронної густини та псевдопотенціялу із перших принципів одержано розподіли густини валентних електронів і потенціяльні рельєфи міґрації молекул води вздовж пласкої поверхні графену та всередині вуглецевої нанотрубки. Було встановлено, що масоперенесення води всередині нанотрубки стимулюється додатковими рушійними силами, пов’язаними з кривиною її поверхні, які проявляються у зменшені на два порядки енергії дифузії при повздовжньому русі молекул у нанотрубці (на порядок — при поперечному русі) порівняно з рухом молекул вздовж пласкої поверхні графену.

Методами функционала электронной плотности и псевдопотенциала из первых принципов получены распределения плотности валентных электронов и полные энергии для миграции воды вдоль плоской поверхности графена и внутри углеродной нанотрубки. Было установлено, что массоперенос воды внутри нанотрубки стимулируется дополнительными движущими силами, связанными с кривизной её поверхности, которые проявляются в уменьшении на два порядка энергии диффузии при продольном движении молекул в нанотрубке (на порядок — при поперечном движении) по сравнению с движением молекул вдоль плоской поверхности графена.

By means of the methods of electron density functional and ab initio pseudopotential construction, the spatial distributions of density of valence electrons and the total energy for migration of water along the flat surface of graphene or inside carbon nanotubes are obtained. As found, additional driving forces related to the curvature of the surface stimulate the mass transfer of water within the nanotubes. These forces manifest themselves in energy of diffusion reduced by two orders for longitudinal movement of molecules in nanotube or by one order for transverse movement of molecules as compared with the movement of molecules along the flat surface of graphene.