A First-Priciples Study on Structure and Phase Transition of Carbon Nano-Particles

近年來材料製作技術的精進，奈米材料相繼在實驗室中被製備出來，奈米粒子被發現與傳統塊材具有很不相同的特性，例如：矽塊材發光性不佳，但奈米矽卻擁有良好的發光特性。在碳元素方面，鑽石一直最受青睞，但鑽石是碳的亞穩態，如何從石墨轉變為鑽石一直是頗具挑戰性的研究主題。同樣的，當達奈米尺度時，石墨是否會比鑽石穩定，是值得探討的。近幾年實驗室中也製備出多種型態的碳奈米粒子，例如：n-diamond、carbon onion、i-carbon 等。這些奈米碳粒子也有令人出乎意外的表現。奈米碳粒子中以n-diamond 與carbon onion 最受矚目。n-diamond 是碳的new phase，可能為石墨轉變成鑽石前的precursor state；carbon onion在常壓下經irradiation 後，carbon onion 的體積會縮小，從核的部份開始轉變為奈米鑽石。本計畫將以密度泛函理論，加上區域密度近似的第一原理方法來探討n-diamond 的穩定結構，及振動性質，與carbon onion 轉變為奈米鑽石的機制。本計畫將分三年逐年探討n-diamond 的穩定結構、振動性質；若n-diamond 為形成diamond 的precursor state，graphite 如何轉變成n-diamond，又將如何轉變成diamond，並探討其可能進行的路徑；本計畫的第三年將探討，單個fullerene 轉變成diamond 可能性及路徑,並探討carbon onion 形成nanodiamond 的機制。

Project ID:PA9408-0211
External Project ID:NSC94-2112-M182-005