用于C-C共价键力能关系表征的等效C-C键合单元

基于Born-Oppenheimer近似的二次函数形式的势能关系,研究了C-C键沿键轴伸缩、在σ平面和π平面内旋转的力学表征.在原子的平衡位置附近和线弹性的范围内,得到了基于原子核位移表达的平衡关系.在定义一个C-C共价键上两个原子的6个位移自由度的基础上,构建了完整的等效C-C键合单元.当对构成晶形碳的C-C共价键的六环结构进行建模时,等效C-C键合单元方法能够反映出共价键中的键长、键角和键能这三大特征.通过对石墨片和C60分子振动的计算分析和实验比较,得到等效C-C键单元中的力常数,并讨论了力常数的变化状况.该文还对单壁碳纳米管的拉伸弹性模量进行了计算分析,取得较好的效果.等效C-C键合单元可以为碳材料的大规模分子力学计算提供一种实用方法.