分子模拟技术在微纳米传感器研究中的应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 背景 1

1.1.1 导电聚合物气体传感器 2

1.1.2 传感原理 4

1.1.3 分子模拟 5

1.2 目的 8

1.3 本书大纲 11

第2章 基于纳米线的气体传感器 13

2.1 引言 13

2.2 纳米线的合成与制备 15

2.2.1 自顶向下和自底向上法 15

2.2.2 基于迭代热尺寸减少的自顶向下纳米制造法 18

2.3 传导机理和传感性能 20

2.3.1 金属纳米线 20

2.3.2 半导体纳米线 23

2.3.3 硅纳米线气体传感器 25

2.3.4 导电聚合物纳米线气体传感器 27

2.4 基于纳米线的气体传感器分类、构造及工作原理 28

2.4.1 基于纳米线的电阻型气体传感器 29

2.4.2 纳米线场效应气体传感器 31

2.4.3 光学纳米线传感器 33

2.4.4 基于纳米线的气体电离传感器 35

2.4.5 使用纳米线的石英晶体微天平传感器 36

2.4.6 使用纳米线的表面声波传感器 37

2.4.7 自供电型纳米线气体传感器 39

2.5 迈向“超越摩尔” 40

2.6 聚苯胺涂层纳米线CO2传感器 41

2.7 讨论与结论 42

2.8 展望 44

第3章 分子力场验证 46

3.1 引言 46

3.2 分子模型与仿真 50

3.2.1 构建非晶态聚合物模型 50

3.2.2 仿真 51

3.3 结果与讨论 53

3.3.1 模型验证 53

3.3.2 预测玻璃态转变温度 55

3.3.3 温度对非键能的依赖性 57

3.4 本章小结 58

第4章 温度对溶度参数的影响 60

4.1 引言 60

4.2 计算方法 63

4.3 分子模拟的细节 64

4.3.1 构建非晶态聚合物体系 65

4.3.2 聚合物体系的几何优化与平衡 67

4.3.3 聚合物的玻璃—橡胶转变 68

4.4 结果与讨论 68

4.4.1 验证模型在预测溶度参数中的准确性 68

4.4.2 温度对比容和内聚能的依赖性 69

4.4.3 温度对与溶度参数有关的内聚能组件参数的影响 70

4.4.4 温度对溶度参数的依赖性 72

4.5 本章小结 74

第5章 聚苯胺的传感机理模型 75

5.1 引言 75

5.2 构建分子模型 77

5.3 分子模型和仿真 80

5.3.1 分子模型 80

5.3.2 模拟质子酸掺杂 81

5.4 结果与讨论 83

5.4.1 模型验证 83

5.4.2 pKa的pH依赖性 85

5.4.3 掺杂百分比的pH依赖性 86

5.4.4 化学传感材料的评估和选择 87

5.5 本章小结 88

第6章 聚苯胺的电导率—载流子密度关系 89

6.1 引言 89

6.2 模型和计算方法 91

6.2.1 导电聚合物气体传感器 93

6.2.2 分子模型结构 94

6.2.3 计算电导率对电荷载流子密度的依赖性 95

6.2.4 评估聚苯胺的灵敏度 96

6.3 结果和讨论 98

6.3.1 模型验证 98

6.3.2 电荷载流子密度与pH之间的关系 99

6.3.3 电导率与电荷载流子密度之间的关系 100

6.3.4 评估EB-PANI和K-SPANI对HCI的灵敏度 101

6.4 本章小结 102

第7章 官能团对聚苯胺CO2气敏性能的影响 104

7.1 引言 104

7.2 模型和模拟 106

7.2.1 传感原理 107

7.2.2 分子模型的构建 107

7.2.3 固定压力和模拟 109

7.2.4 固定加载模拟 109

7.3 结果与讨论 110

7.3.1 结构松弛和模型验证 110

7.3.2 加载数量的计算 111

7.3.3 聚合物分析物相互作用的数值分析 112

7.3.4 相对溶解度模型的基准测试 113

7.3.5 聚合物的电导率对二氧化碳浓度的依赖性 114

7.4 本章小结 116

第8章 结论与展望 117

8.1 结论 117

8.2 展望 120

参考文献 121