Análisis de la deformación y ruptura de láminas de grafeno.

Abstract

El grafeno, un material bidimensional, ha ganado relevancia sustancial en la investigación actual debido a sus propiedades únicas y sus variadas aplicaciones. Entre estas aplicaciones destaca su uso en el transporte de fluidos a través de nanocanales fabricados con este material, lo que ha impulsado investigaciones recientes dirigidas a optimizar esta aplicación mediante análisis detallados en simulaciones de dinámica molecular. Sin embargo, para obtener resultados rigurosos y aplicables a partir de estas simulaciones, es esencial emplear modelos atomísticos que capturen de manera precisa y realista el comportamiento del grafeno. En este trabajo se busca validar un modelo atomístico del grafeno que utiliza el potencial Tersoff en simulaciones de dinámica molecular. A través de este modelo, se generan sistemas de láminas suspendidas de grafeno y sistemas multilaminares de grafeno, los cuales son sometidos a deformaciones a través de microdesplazamientos en simulaciones de dinámica molecular con el fin de determinar sus propiedades elásticas, tales como el módulo elástico y el coeficiente de Poisson. Finalmente, se lleva a cabo una comparación entre las propiedades obtenidas a partir de este modelo y los resultados de simulaciones de dinámica molecular realizadas por otros autores, así como con datos experimentales. Este análisis comparativo permite evaluar la viabilidad y la adecuación del modelo propuesto en la descripción de las propiedades del grafeno en el contexto del transporte de fluidos a través de nanocanales, contribuyendo a la comprensión y optimización de esta aplicación específica.

Graphene, a two-dimensional material, has gained substantial relevance in current research due to its unique properties and diverse applications. Among these applications, its use in fluid transport through nanochannels made from this material stands out, driving recent research aimed at optimizing this application through detailed analyses in molecular dynamics simulations. However, to obtain rigorous and applicable results from these simulations, it is essential to employ atomistic models that accurately and realistically capture the behavior of graphene. This work aims to validate an atomistic model of graphene using the Tersoff potential in molecular dynamics simulations. Through this model, systems of suspended graphene sheets and multilayer graphene systems are generated, which are subjected to deformations via micro-displacements in molecular dynamics simulations to determine their elastic properties, such as the elastic modulus and Poisson’s ratio. Finally, a comparison is conducted between the properties obtained from this model and the results of molecular dynamics simulations by other authors, as well as experimental data. This comparative analysis allows for the evaluation of the viability and suitability of the proposed model in describing graphene properties in the context of fluid transport through nanochannels, contributing to the understanding and optimization of this specific application.