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受限于平行硅板中水的分子动力学模拟

传感技术学报 2006年第5A期19卷 1635-1637页

作者：陈博陈云飞东南大学机械工程学院南京210096

采用分子动力学模拟方法研究了不同间距(16.6,13.6,和11.8A)两硅平板之间水分子的结构性质,模拟结果显示:受限水呈现出与体态水完全不同的结构性质,即水分子的分布依赖于两板间距.间距为16.6A时,硅壁的吸引力造成了其附近形成两个明显... 详细信息

采用分子动力学模拟方法研究了不同间距(16.6,13.6,和11.8A)两硅平板之间水分子的结构性质,模拟结果显示:受限水呈现出与体态水完全不同的结构性质,即水分子的分布依赖于两板间距.间距为16.6A时,硅壁的吸引力造成了其附近形成两个明显的水层,其中的水分子的O-H平行于壁面形成氢键.随着间距的减小,第二层水分子中的O-H键由平行于壁面转向垂直于壁面,与临近的水层通过氢键相连.此外,模拟结果表明,在不同上下板间距情况下,被壁面吸引所形成的水层中水分子的结构取向基本没有变化.

关键词：受限水分子动力学分子模拟

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低温下二氧化硅介孔内水的振动性质

物理学报 2012年第13期61卷 355-359页

作者：黄秀峰潘礼庆李晨曦王强孙刚陆坤权北京科技大学数理学院物理系北京100083 中国科学院物理研究所软物质物理重点实验室北京100190

利用拉曼谱测量了100 K—303 K温度范围内受限于二氧化硅介孔内水的振动性质.利用水分子在亲水介孔内,先径向后轴向的吸附生长特点,改变孔内界面水和位于孔中心水的相对含量.发现越接近界面,水低温相的振动谱越偏离体相六角冰的振动谱.... 详细信息

利用拉曼谱测量了100 K—303 K温度范围内受限于二氧化硅介孔内水的振动性质.利用水分子在亲水介孔内,先径向后轴向的吸附生长特点,改变孔内界面水和位于孔中心水的相对含量.发现越接近界面,水低温相的振动谱越偏离体相六角冰的振动谱.当界面水层减小到小于两个水分子层厚度时,界面水在降温过程中不具有晶化行为,其低温相与体相非晶冰相的拉曼谱主峰位在不同的温区内随温度的变化趋势相同、连续.

关键词：受限水振动性质低温拉曼谱界面效应

应用可极化的水分子模型探索受限冰—水体系的介电性质

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应用可极化的水分子模型探索受限冰—水体系的介电性质

作者：范勤华东师范大学

学位级别：硕士

受限条件下水的介电性质在电化学和能量存储等发面有着至关重要的作用,且不同受限条件,如:受限尺寸、受限温度等对其性质有着强烈的影响。然而,由于实验条件限制,到目前为止,很少有人在实验上能够精确报道超高限制条件下的水的介电性质... 详细信息

受限条件下水的介电性质在电化学和能量存储等发面有着至关重要的作用,且不同受限条件,如:受限尺寸、受限温度等对其性质有着强烈的影响。然而,由于实验条件限制,到目前为止,很少有人在实验上能够精确报道超高限制条件下的水的介电性质,且很多模拟计算关于受限水介电性质的报道均采用的是刚性不极化的水势。本论文提出了一套基于极化水势研究纳米尺度受限水介电性质的模拟计算分析方法,使用该套方法,我们模拟了刚性固定电荷偶极矩SPC/E水模型和极化水模型SWM4-NDP在不同温度下受限在0.65nm尺寸、5000bar限制压强的单分子层冰（水）体系,我们分析了不同体系的结构性质和介电性质,通过计算结构因子、极化水模型的偶极矩分布、计算不同温度下的介电张量、径向偶极偶极空间关联函数等;我们发现:由于受限,体系在x、y和z方向有强烈的各向异性;两种水分子模型在描述受限体系静态物相结构性质的时候效果一样;但该极化水模型描述受限水电极化动力学性质方面相较于SPC/E水模型有着明显的优势,我们推断该极化水模型在研究涉及受限水离子输送、结构相变和溶剂化动力学过程是比传统的SPC/E水模型更佳的选择。

关键词：受限水分子动力学极化水模型方冰介电常数

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非均匀受限体系下水的输运性能研究

非均匀受限体系下水的输运性能研究

作者：薛剑江南大学

学位级别：硕士

水是生命之源,是地球上最重要的资源,在人类生存和生产生活中扮演了极其重要的角色,对于水的研究也一直是科研的热点话题。随着纳米尺度研究的不断深入,该尺度下的受限水也受到了广泛的关注,受限水普遍存在于生物通道以及合成的受限环境... 详细信息

水是生命之源,是地球上最重要的资源,在人类生存和生产生活中扮演了极其重要的角色,对于水的研究也一直是科研的热点话题。随着纳米尺度研究的不断深入,该尺度下的受限水也受到了广泛的关注,受限水普遍存在于生物通道以及合成的受限环境中,在结构、热力学、电化学以及动力学方面都与块体水表现出很大的差异性。而石墨烯及其衍生材料由于具有原子级光滑的壁面以及超长的滑移长度,并在海水淡化、离子筛选、药物输运等领域,具有巨大的应用前景,通常作为纳米传输通道的材料,因此研究其中受限水的输运性能有助于理解微纳观尺度下水的机理以及对制备纳米通道具有指导意义。本文采用分子动力学模拟的方法,基于固液界面的分子间相互作用力以及库伦相互作用,围绕石墨烯纳米通道内的水的输运机理、液滴移动以及水的相态转化问题进行了系统的研究。具体研究内容分为以下几个部分:首先,研究了水受限在非均匀纳米通道内的输运行为。在300K时,纳米通道内的受限水呈现单层、双层、三层液体共存,以适应不均匀约束。随着水分子密度增加,层数不均匀的受限水逐渐转化为层数不变、氧原子规则排列的二维冰晶结构,并且发现了水的结构转变密度随高度变化规律。水的结构变化引起摩擦系数的变化,从而影响水的输运性能。在施加压强使得水分子定向运动时,不同密度下的受限水产生了三种速度分布:水处于低密度(0.8 g/cm)或密度较大(1.4 g/cm)时,受限在较大层间距下的水流速较快,在较小层间下水流速较慢的差异分布。处于中间密度时,不同层间距间水分子速度分布呈现一致。并且水的平均速度随其整体密度增加呈现先降低后上升再下降的波动现象。其次,探讨了液滴在纳米尺度下的移动问题。在石墨烯下加入Cu基底会使得石墨烯变成亲水性,此时将液滴置于楔形石墨烯空间的开口端,由于毛细力以及范得华力的共同作用,使液滴实现自驱动。当液滴从开口端运动至窄端区域后,液滴会逐渐减速,然后缓慢进入平行石墨烯区域,进入平行区域的液滴经过一段时间的平衡后,在特定高度内水的相态也会发生转变。平行区域的高度对于水的相态有较大影响,当该高度处于6(?)-7(?)时水由液态转变成了稳定的四方冰晶结构,大于7(?)小于9(?)时会形成双层水的结构,大于9(?)则会形成类似于块体水性质的液桥。此外,研究了固液间的作用参数对于液滴移动的影响,发现了能够使水进入平行区域的临界表面能参数。当移开Cu基底时,由于石墨烯的疏水性,会使得液滴再次从平行区域弹出。本文的研究结果丰富了承压水的相图,对于纳米尺度液滴的移动控制提供了新的思路,对于微孔中流体输运、纳米过滤膜的渗透行为、药物输运以及水收集的有一定的指导意义。

关键词：石墨烯受限水水输运相态液滴移动

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纳米通道中拉伸水的分子模拟研究

纳米通道中拉伸水的分子模拟研究

作者：吴明兵华中科技大学

学位级别：硕士

在外界压力持续变化的情况下,纳米通道内的水分子将被拉伸,从而造成其与体相水截然不同的结构和动力学特性。近年来,纳米通道中的水在拉伸状态下的特性成为研究的焦点。为揭示纳米通道内的水在拉伸状态下的结构和动力学特征,本文通过分... 详细信息

在外界压力持续变化的情况下,纳米通道内的水分子将被拉伸,从而造成其与体相水截然不同的结构和动力学特性。近年来,纳米通道中的水在拉伸状态下的特性成为研究的焦点。为揭示纳米通道内的水在拉伸状态下的结构和动力学特征,本文通过分子动力学模拟方法,研究了纳米通道的不同孔径(1 nm、2 nm和3 nm)和不同亲疏水性(石墨烯和氧化石墨烯)对拉伸状态水的相关特性的影响规律,主要内容包括:亲水石墨烯S1壁面处的水分子聚集层比疏水石墨烯的聚集层更接近壁面,而S2壁面的水分子聚集层距壁面的距离与疏水石墨烯壁面相同,但其聚集区域(壁面处的第一个水分子聚集层)变宽,且孔径大小和拉伸系数对壁面水分子聚集层的位置几乎没有影响。聚集区内水分子均趋向于和壁面平行分布,与孔径大小和壁面的亲疏水性无关。随着拉伸系数的增大,亲水通道聚集区内水分子逐渐往通道中央倾斜,而疏水通道相应的水分子则基本不受影响。聚集区内水分子的四面体结构被壁面破坏,使得受限水比体相水更无序,且不受孔径大小和壁面亲疏水性的影响。随着拉伸系数的增大,水分子之间的空隙率升高,从而导致受限水更加无序。其次,受限水的氢键寿命随着孔径的增加而缩短,但均高于体相水。随着拉伸系数增大,疏水石墨烯通道中水的氢键寿命逐渐变短,而亲水石墨烯通道中的水的氢键寿命则基本不受拉深系数的影响。在相同孔径的情况下,亲水通道中水的氢键寿命高于疏水石墨烯通道中水的氢键寿命,表明亲水壁面与水分子间形成了更加稳定的氢键。此外,不同孔径疏水石墨烯通道中水的自扩散系数均较体相水增加,且在壁面聚集区的水分子扩散系数高于通道中类体相水区的水分子。而在亲水石墨烯体系中,水分子的扩散系数则呈现相反趋势,这可能是由于亲水壁面与水分子间较强的库伦作用降低了壁面聚集区中水分子的扩散。然而,亲疏水通道中水的自扩散系数均随着拉伸系数的增加而增大,而随着孔径的增大,这种趋势在类体相水区逐渐减弱。最后,通道内平行于壁面的切向压力分布与水分子密度分布密切相关,而垂直于壁面的法向压力则保持稳定。

关键词：受限水亲疏水性拉伸氢键扩散系数

金属有机骨架中水分子的蒸发及其微观结构与动力学特性研究

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金属有机骨架中水分子的蒸发及其微观结构与动力学特性研究

作者：张锦程华中科技大学

学位级别：硕士

受限于纳米级别通道中的水,其诸多性质表现出异于体相水的反常现象。金属有机骨架(MOFs)因其优异的吸水性能在能源环境等领域展现出巨大的应用前景。研究蒸发过程中MOFs内受限水的微观结构和动力学特性,是促进基于MOFs的海水淡化、吸附... 详细信息

受限于纳米级别通道中的水,其诸多性质表现出异于体相水的反常现象。金属有机骨架(MOFs)因其优异的吸水性能在能源环境等领域展现出巨大的应用前景。研究蒸发过程中MOFs内受限水的微观结构和动力学特性,是促进基于MOFs的海水淡化、吸附式热泵等系统能源存储和效率提升的关键。然而,蒸发过程中三维MOFs内受限水的微观行为机制尚未见报道。另外,MOFs孔道结构多样,其结构特征对受限水的微观结构及其动态特性的影响规律尚待研究。因此,本文选择了具有大孔和小孔的NU-1000-csq为研究对象,通过分子动力学模拟研究了其受限水在不同蒸发系数下的压强变化、微观结构和动力学特性。结果表明,NU-1000-csq中受限水压强随蒸发系数的变化趋势与体相水和石墨烯受限水一致,受限水的四面体结构序参数及氢键寿命与NU-1000-csq内空化过程对应,自扩散系数随着蒸发系数的增大而呈现先增加后下降的趋势。这是由于当蒸发系数较小时,水分子主要分布在大孔中,因此其扩散系数更高,四面体结构序参数更有序,但其氢键网络较不稳定,氢键寿命较短;而当蒸发系数较大时,水分子主要分布于大孔和小孔的壁面,扩散阻力较大,其四面体结构极少,但其氢键网络较为稳定,氢键寿命延长。为探究MOFs孔道结构特征对受限水的微观结构和动态特性的影响规律,本文进一步研究了与NU-1000-csq组成相同但拓扑结构不同的NU-1000-scu内受限水在蒸发过程中的特性变化。结果表明,NU-1000-scu中受限水压强较低,且随着蒸发系数的增加,水分子间的四面体结构有序度不断降低,氢键衰减加快,氢键寿命缩短,自扩散系数先上升后下降再上升。这是由于水分子蒸发过程中,柔性NU-1000-scu不断缩小的孔道破坏了四面体结构,水分子间相互作用减弱,导致氢键网络不稳定,氢键寿命变短。当蒸发系数较小时,骨架振动较强,可能导致壁面水分子数目减少,扩散阻力降低,造成扩散系数的升高;当蒸发系数较大时,孔道中水分子扩散通道的不连续性是导致其扩散系数变化的主要因素。

关键词：金属有机骨架受限水四面体序参数氢键扩散系数

基于机器学习的纳米受限液体专用势函数的构建及应用

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基于机器学习的纳米受限液体专用势函数的构建及应用

作者：赵文南京航空航天大学

学位级别：硕士

由于固液界面耦合效应和空间限域效应的存在,处于纳米受限空间中的液体,例如纳米通道内的受限水,具有不同于宏观体相的结构和动力学特性。纳米受限液体在能量存储和收集、高灵敏传感、海水淡化和高性能催化等领域具有广阔的应用前景。例... 详细信息

由于固液界面耦合效应和空间限域效应的存在,处于纳米受限空间中的液体,例如纳米通道内的受限水,具有不同于宏观体相的结构和动力学特性。纳米受限液体在能量存储和收集、高灵敏传感、海水淡化和高性能催化等领域具有广阔的应用前景。例如,当水受限于两互相平行的石墨烯片构成的纳米通道(即石墨烯通道)内时,其传输速率远高于无滑移连续介质方程预测的速率,即具备了超快传输的能力;特定高度的石墨烯通道能够只导通水分子而排斥离子,即具有选择性,有望用于海水淡化等重要工业应用。纳米受限液体的这些新颖特性和性能通常涉及受限引起的液体结构和性质变化、分子尺度相互作用等固-液界面的微纳尺度特征。由于实验技术手段的限制,很难对这些微纳尺度的固液界面结构进行高分辨率原位表征。因此,能在原子分子水平模拟体系中每个原子运动轨迹的分子动力学方法逐渐成为研究纳米受限液体行为的重要工具。分子动力学模拟是一种通过对牛顿运动方程积分生成动态轨迹的技术,根据求解粒子之间作用力方式的不同,可以分为基于经验势函数的经典分子动力学与基于电子结构求解(如采用密度泛函理论计算)的从头算分子动力学。然而,目前描述水分子的经验势函数通常源自对体相水的拟合,可能无法可靠描述纳米受限水。而从头算分子动力学虽然较为精确但计算代价高昂。近年来,随着机器学习技术的不断发展,以经验势函数的计算代价进行具有从头算精度的分子动力学模拟成为了可能。其主要思路为:通过机器学习算法(如支持向量机、神经网络)来拟合密度泛函理论计算得到的能量和力数据,最终获得能替代经验势函数的机器学习势函数。本文以体相水和石墨烯通道内的受限水为例,基于深度神经网络模型构建了专用于这一体系的机器学习势函数(又称深度学习势)。随后,基于该深度学习势进行了分子动力学模拟,研究了体相水和受限水的结构和动力学特性,并通过与密度泛函理论计算结果对比等方式验证了所得势函数的可靠性。最后,分析了数据集选取和模型参数调整等对所构建的深度学习势精度的影响。主要内容如下:(1)体相水的深度学习势。作为初步探索,我们首先以体相水为研究对象,基于从头算分子动力学模拟生成的数据集,构建了可用于描述体相水结构和性质的深度学习势。通过对比深度学习势的预测结果与密度泛函理论的计算结果,我们发现该深度学习势能提供具有从头算精度的原子势能和受力。在随后进行的基于该深度学习势的分子动力学模拟中,我们发现其计算成本比从头算分子动力学方法低至少三个数量级,但模拟得到的体相水性质与头算分子动力学计算结果基本一致。这一发现表明深度学习势能够准确地再现体相水的相关性质。(2)石墨烯纳米通道受限水的深度学习势。在确定上述深度学习势构建思路的可行性后,接下来我们构建专用于石墨烯纳米通道受限水的深度学习势。典型计算模型由两层相互平行、间隔一定距离的石墨烯片及之间的受限水构成。采用从头算分子动力学模拟生成不同层间距下受限水的数据集。针对每一高度,除300 K下具有平衡密度受限水的数据以外,还增加了高温和高密度下得到的数据。结果表明,训练得到的深度学习势所预测的体系能量和原子受力具有与密度泛函理论计算相当的精度。基于该深度学习势,我们进行了分子动力学模拟并分析了受限水的结构和动力学性质,包括键长分布、密度分布、径向分布函数、氢键和扩散系数等。所得性质与从头算分子动力学模拟得到的结果吻合。最后,我们测试了所得深度学习势的外推能力,发现该势函数在描述其它层间距下(未包含在训练集中)受限水体系时也具有足够的精度。(3)影响深度学习势精度的因素分析。深度学习势构建的典型过程中主要包含三个步骤,即,采用密度泛函理论计算数据生成数据集、训练神经网络生成深度学习势函数和验证所得势函数的准确性。这里,我们测试了数据集构建、神经网络模型超参数设置等对深度学习势精度的影响。在数据集构建方面,我们将从头算分子动力学的菱形单胞换成经典分子动力学模拟常用的矩形单胞,发现所得深度学习势在预测碳原子受力时产生了较大偏差。这是因为,矩形单胞具有较低的对称性,导致采用该单胞进行密度泛函理论计算时,碳原子在石墨烯平面内的受力具有很大的误差,降低了深度学习势的预测精度。在神经网络模型设置方面,我们测试了不同嵌入网络超参数对深度学习势精度的影响,并确定了最优超参数。最后,我们研究了低温环境下的受限水行为,发现所得深度学习势能准确预测特定层间距下的双层无定形冰相,进一步证实其精度和可靠性。

关键词：机器学习势深度神经网络受限水石墨烯纳米通道分子动力学模拟

AOT/水/异辛烷微乳液体系的分子动力学模拟研究

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AOT/水/异辛烷微乳液体系的分子动力学模拟研究

作者：高培源兰州大学

学位级别：硕士

随着超分子化学,纳米技术和细胞生物学的迅速发展,微乳液因其可以提供微观受限环境作为“微反应器”和模拟细胞膜结构等而又一次引起人们的关注。由于微乳液的微观结构数据实验中很难测得,而计算能力的提高正使得计算机模拟方法正逐渐... 详细信息

随着超分子化学,纳米技术和细胞生物学的迅速发展,微乳液因其可以提供微观受限环境作为“微反应器”和模拟细胞膜结构等而又一次引起人们的关注。由于微乳液的微观结构数据实验中很难测得,而计算能力的提高正使得计算机模拟方法正逐渐与传统的实验方法一道成为研究微乳液体系微结构的重要研究方法。本文选取在实验中已被广泛应用的双2-乙基己基丁二酸酯磺酸钠（AOT）/水/异辛烷微乳液体系,由于很多文献报道AOT/水/异辛烷微乳液体系在w=10（w为水与AOT的物质的量的比）附近出现一些特殊现象如huggins系数增大,红外光谱特殊等,故本文参照实验数据建立了三个不同w值（w=5,10,15）的微乳液体系,使用分子动力学模拟方法对其微结构包括界面性质,受限水核的结构及动力学性质进行了研究。具体内容包括:1.通过建立测试体系测试及从头算方法确定了AOT,水,异辛烷分子模型的力场参数类型及电荷值。并通过前期水相与油相的分相模拟,检验了模拟参数的可靠性。使用全原子模型参照实验数据建立了不同w值（w=5,10,15）的AOT/水/异辛烷微乳液预组装模型,AOT的极性基团指向球心,分布在球面上,其内为球形水核,其外为连续油相异辛烷。筛选确定了该动力学过程的具体模拟参数为NVT系综,范德华力与静电作用力均采用group based处理方法,berendersen热浴法控温,延迟常数在动力学计算时和收集数据时分别取0.4和2。水分子采用TIP3P刚性模型,使用van der Waal力长程能量校正和球形截断半径,体系施加周期性边界条件,动力学模拟步长为1fS,对体系进行动力学平衡,水、AOT所构成的反胶束在2 ns后一直稳定为类球形,体系平衡3 ns后,采集了400 ps的动力学轨迹。以下结论均基于对所采集的动力学轨迹数据的统计分析。2.对AOT微乳液的水的位置及密度的分析发现,水的密度随离AOT界面的距离而变化,以w=5体系为例,在距界面0.38 nm出现了密度分布的第一个峰约1.7g/cm,说明在界面内存在一层高密度水层,这与其他受限环境中观察到的现象类似,且w值不同,密度分布第一峰值出现的位置会稍有变化。在距界面0.48 nm处密度分布出现了第一个谷,将水核中距界面此距离以内的水定义为束缚水,将反胶束中AOT分子中的硫原子以外（沿尾基方向）存在的水分子定义为捕获水,而将水核中的其它水定义为自由水,捕获水、束缚水、自由水的划分与依据红外光谱实验对体系中水三态模型划分一致,并对水按类型进行了统计分析,得到了水核中不同种类的水的比例分布。发现随w值增加,束缚水比例逐渐降低,自由水比例升高,与文献中变化趋势一致。***微乳液水核中不同部分的水受到的界面限制效应及离子静电作用力不同,导致水分子参与氢键的数目也随之变化,本文首次报道了AOT微乳液水核中的氢键形成情况,由于氢键对水的性质有非常重要的影响,可通过氢键形成情况分区讨论不同w值体系的水核结构,对于w=5体系,靠近界面部分的束缚水（Ⅰ区）的氢键网络结构与本体水差异很大,而水核中心部分的自由水的结构则与本体水较接近。在w=10和w=15体系中自由水则可根据氢键形成情况进一步的划分为Ⅱ区与Ⅲ区,Ⅱ区中水的结构与w=5体系的自由水相近,Ⅲ区中水的氢键结构更接近于本体水的结构。w=15时体系中心已出现本体水的氢键结构。4.除了水的结构外,水的动力学性质对水及其内部的溶质也有重要影响,为此我们对AOT微乳液水核中的不同区域的水进行了平动动力学性质分析,发现平动扩散系数受界面的影响更大,不同区域的水有很大差别,如w=5时界面附近水的平动扩散系数仅相当于本体水的平动扩散系数的1/5;w值不同时体系的水的平动扩散系数亦有差别,这是由于随w值增大,界面上离子的静电相互作用力,体系体积及界面性质均发生变化,共同作用影响的结果。5.对于内界面（表面活性剂-水相界面）,钠离子在水核中的分布并不是均匀的,各体系均在距界面0.38nm左右分布出现极大值,继续向内则数目下降。并由此建立了AOT反胶束的静电引力模型来讨论了AOT反胶束外表面的排列规整度随w值的变化,解释了w=10时体系所出现的特殊变化,其结论与AOT微乳液粘度测量数据得到的结果一致。

关键词： AOT微乳液分子动力学模拟受限水氢键平动扩散系数

基于LAMMPS的含缺陷碳纳米管分子动力学研究

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智能计算机与应用 2019年第5期9卷 63-66,70页

作者：钱雨辰曹达敏何法江上海工程技术大学航空运输学院

碳纳米管具有结构的均匀性、简单性和材料的稳定性特点,同时也拥有与生物通道相似的输运性质,因此碳纳米管成为观察受限水分子结构、研究受限水分子动力学特性的理想材料。完美的碳纳米管在实际制备中几乎无法获得,管壁中不可避免地存... 详细信息

碳纳米管具有结构的均匀性、简单性和材料的稳定性特点,同时也拥有与生物通道相似的输运性质,因此碳纳米管成为观察受限水分子结构、研究受限水分子动力学特性的理想材料。完美的碳纳米管在实际制备中几乎无法获得,管壁中不可避免地存在缺陷,这些缺陷会对碳纳米管的物理特性造成一定程度的影响。本文基于LAMMPS,选用一种含缺陷的碳纳米管,采用分子动力学方法模拟研究了受限体系下水分子在这种含缺陷的碳纳米管中输运的微观行为。结果表明,当相同长度的缺陷出现在管内不同位置时,扩散系数最大可相差70%以上,因此缺陷的位置对水在碳纳米管中的输运有着至关重要的影响,这对碳纳米管的制备及应用具有一定的指导意义。

关键词：受限水碳纳米管纳米输运分子动力学模拟