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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

10. Multiscale Modeling of 2D Material MoS2 from Molecular Dynamics to Continuum Mechanics

verfasst von : Kerlin P. Robert, Jiaoyan Li, James D. Lee

Erschienen in: Generalized Models and Non-classical Approaches in Complex Materials 2

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

Research on two dimensional (2D) materials, such as Graphene and Molybdenum disulfide (MoS2), now involves thousands of researchers worldwide, implementing cutting edge technology to study them. Due to the extraordinary properties of 2D materials, research extends from fundamental science to novel applications of 2D materials. This work introduces atomistic simulation methodologies, based on interatomic potential, as a tool to unveil the mechanical and thermal properties at nanoscale of MoS2, a material that has attracted most research interests among all 2D materials. Young’s modulus, Poison’s ratio, heat conductivity and heat capacity at atomic scale are studied. These findings lend compelling insights into the atomistic mechanism of MoS2. Then, based on these useful information, we perform concurrent multiscale modeling of MoS2 from molecular dynamics simulation in atomic region to finite element analysis in continuum region.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Alder, B.J., Wainwright, T.E.: Phase transition for a hard sphere system. J. Chem. Phys. 27(5), 1208 (1957)CrossRef Alder, B.J., Wainwright, T.E.: Phase transition for a hard sphere system. J. Chem. Phys. 27(5), 1208 (1957)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Alder, B.J., Wainwright, T.E.: Studies in molecular dnamics. I. General method. J. Chem. Phys. 31(2), 459–466 (1959)MathSciNetCrossRef Alder, B.J., Wainwright, T.E.: Studies in molecular dnamics. I. General method. J. Chem. Phys. 31(2), 459–466 (1959)MathSciNetCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Boresi, A.P., Chong, K.P., Lee, J.D.: Elasticity in Engineering Mechanics. Wiley (2011) Boresi, A.P., Chong, K.P., Lee, J.D.: Elasticity in Engineering Mechanics. Wiley (2011)
4.
Zurück zum Zitat Chen, Y., Lee, J.D., Eskandarin, A.: Meshless Methods in Solid Mechanics. Springer (2006) Chen, Y., Lee, J.D., Eskandarin, A.: Meshless Methods in Solid Mechanics. Springer (2006)
5.
Zurück zum Zitat de Groot, S.R., Suttorp, L.G.: Foundations of Electrodynamics. North-Holland Pub, Co (1972) de Groot, S.R., Suttorp, L.G.: Foundations of Electrodynamics. North-Holland Pub, Co (1972)
6.
Zurück zum Zitat Eringen, A.C.: Microcontinuum Field Theories I: Foundation and Solids. Springer (1999) Eringen, A.C.: Microcontinuum Field Theories I: Foundation and Solids. Springer (1999)
7.
Zurück zum Zitat Geim, A.K., Novoselov, K.S.: The rise of graphene. Nat. Mater. 6, 183–191 (2007)CrossRef Geim, A.K., Novoselov, K.S.: The rise of graphene. Nat. Mater. 6, 183–191 (2007)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Hoover, W.G.: Canonical dynamics: equilibrium phase-space distributions. Phys. Rev. A 31(3), 1695 (1985)CrossRef Hoover, W.G.: Canonical dynamics: equilibrium phase-space distributions. Phys. Rev. A 31(3), 1695 (1985)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Jiang, J.P.: Molecular dynamics simulations of single-layer molybdenum disulfide (MoS2): Stillinger-Weber parametrization, mechanical properties, and thermal conductivity. J. Appl. Phys. 114(6), 064307 (2013)CrossRef Jiang, J.P.: Molecular dynamics simulations of single-layer molybdenum disulfide (MoS2): Stillinger-Weber parametrization, mechanical properties, and thermal conductivity. J. Appl. Phys. 114(6), 064307 (2013)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Laudau, L.D.: Theory of phase changes. I. Physikalische Z. Sowjetunion 11, 26–47 (1937) Laudau, L.D.: Theory of phase changes. I. Physikalische Z. Sowjetunion 11, 26–47 (1937)
11.
Zurück zum Zitat Lee, J.D., Li, J., Zhang, Z., Wang, L.: Sequential and concurrent multiscale modeling of multiphysics: from atoms to continuum. In: Meguid, S.A., Weng, G. J. (eds.) Micromechanics and Nanomechanics of Composite Solids. Springer (2017) Lee, J.D., Li, J., Zhang, Z., Wang, L.: Sequential and concurrent multiscale modeling of multiphysics: from atoms to continuum. In: Meguid, S.A., Weng, G. J. (eds.) Micromechanics and Nanomechanics of Composite Solids. Springer (2017)
12.
Zurück zum Zitat Li, J., Lee, J.D.: Reformulation of the Nose-Hoover thermostat for heat conduction simulation at nanoscale. Acta Mech. 225, 1223–1233 (2014)CrossRef Li, J., Lee, J.D.: Reformulation of the Nose-Hoover thermostat for heat conduction simulation at nanoscale. Acta Mech. 225, 1223–1233 (2014)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Li, X., Zhu, H.: Two-dimensional MoS2: properties, preparation, and applications. J. Mater. 1, 33–44 (2015) Li, X., Zhu, H.: Two-dimensional MoS2: properties, preparation, and applications. J. Mater. 1, 33–44 (2015)
14.
Zurück zum Zitat Nosé, S.: A unified formulation of the constant temperature molecular dynamics methods. J. Chem. Phys. 81, 511–519 (1984)CrossRef Nosé, S.: A unified formulation of the constant temperature molecular dynamics methods. J. Chem. Phys. 81, 511–519 (1984)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Nosé, S.: A molecular dynamics method for simulations in the canonical ensemble. Mol. Phys. 53, 255–268 (1984)CrossRef Nosé, S.: A molecular dynamics method for simulations in the canonical ensemble. Mol. Phys. 53, 255–268 (1984)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Rahman, A.: Correlations in the motion of atoms in liquid argon. Phys. Rev. 136(2A), A405–A411 (1964)CrossRef Rahman, A.: Correlations in the motion of atoms in liquid argon. Phys. Rev. 136(2A), A405–A411 (1964)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Stewart, J., Spearot, D.: Atomistic simulations of nanoindentation on the basal plane of crystalline molybdenum disulfide (MoS2). Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 21(4), 045003(2013)CrossRef Stewart, J., Spearot, D.: Atomistic simulations of nanoindentation on the basal plane of crystalline molybdenum disulfide (MoS2). Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 21(4), 045003(2013)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Stillinger, F.H., Rahman, A.: Improved simulation of liquid water by molecular dynamics. J. Chem. Phys. 60(4), 1545–1557 (1974)CrossRef Stillinger, F.H., Rahman, A.: Improved simulation of liquid water by molecular dynamics. J. Chem. Phys. 60(4), 1545–1557 (1974)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Subramaniyan, A.K., Sun, C.T.: Continuum interpretation of virial stress in molecular simulations. Int. J. Solids Struct. 45(14–15), 4340–4346 (2008)CrossRef Subramaniyan, A.K., Sun, C.T.: Continuum interpretation of virial stress in molecular simulations. Int. J. Solids Struct. 45(14–15), 4340–4346 (2008)CrossRef
Metadaten
Titel
Multiscale Modeling of 2D Material MoS2 from Molecular Dynamics to Continuum Mechanics
verfasst von
Kerlin P. Robert
Jiaoyan Li
James D. Lee
Copyright-Jahr
2018
Verlag
Springer International Publishing
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-77504-3_10

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.