Selective excitations of intrinsic localized modes of atomic scales in carbon nanotubes

Abstract

In order to examine the excitation of intrinsic localized modes ͑ILMs͒ in a three-dimensional material, we conducted molecular dynamics numerical simulations on ͑12,0͒, ͑10,0͒, and ͑8,0͒ zigzag carbon nanotubes ͑CNTs͒ and ͑7,7͒, ͑6,6͒, and ͑5,5͒ armchair CNTs based on the Brenner potential. While energy localization is observed in several regions in the zigzag CNTs, it is not seen in the armchair CNTs. In the former, fairly constant modes, where two neighboring atoms vibrate in the opposite direction along the axial direction, are found in the energy-localized region, and their frequencies exceed the upper bound of the phonon band. In the armchair CNTs, atomic vibrations in the circumferential direction within high-energy regions cannot last a long time. These results indicate that the ILM is excited in the three zigzag CNTs but not in the three armchair ones. This is because the bond along the tube-axial direction has stronger nonlinearity under vibrations than that in the circumferential one, and the bond direction depends on the structure of the CNT.

Gap discrete breathers in 2D and 3D crystals

“…В работах [6,[8][9][10][12][13][14][15][18][19][20][21][22][23][24][25] ставилась задача ис-следования свойств ДБ при использовании реалистич-ных межатомных потенциалов. Были изучены двухком-понентные кристаллы с потенциалами Морзе с учетом дальнодействующих взаимодействий [8,21,22], с ион-но-ковалентной связью [6,9,25], а также углеродные нанотрубки и графен [12][13][14][15].…”

“…Были изучены двухком-понентные кристаллы с потенциалами Морзе с учетом дальнодействующих взаимодействий [8,21,22], с ион-но-ковалентной связью [6,9,25], а также углеродные нанотрубки и графен [12][13][14][15]. Полученные результаты свидетельствуют о мягком типе нелинейности во всех исследованных кристаллах.…”

“…По достижении заданной амплитуды действие внешней силы прекращается. В ряде работ ДБ возбуж-дались по механизму модуляционной неустойчивости коротковолновых фононных мод достаточно большой амплитуды [8,9,13], о чем пойдет речь ниже.…”

“…В настоящей работе из многочисленных приложений, где ДБ играют важную роль, будут обсуждаться физика конденсированного состояния [5][6][7][8][9][10] и материаловедение [2,11], включая свойства наноразмерных полиморфов углерода [12][13][14][15].…”

Existence regions of longitudinal and transverse intrinsic localized modes in Fermi-Pasta-Ulam chain in two-dimensional plane

“…Recently, theo-retical and numerical studies have focused on carbon nanotubes [16], graphene [17,18], graphane [19], etc. These materials consist of two-dimensional carbon-atom lattices.…”