풀러렌 셔틀 소자로 그래핀 나노리본 트렌치 응용에 관한 분자동력학 시뮬레이션 연구

Application of Graphene Nanoribbon Trench for C₆₀ Fullerene Shuttle Device: Molecular Dynamics Simulations

최근 그래핀을 이용한 나노전자소자에 대한 많은 연구들이 다양한 분야에서 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 분자동력학 시뮬레이션 방법을 사용하여 그래핀 나노리본 트렌치 구조를 이용한 풀러렌 분자 셔틀 소자로의 활용 가능성에 대하여 연구하였다. 그래핀 나노리본 트렌치 구조는 그 나노미터 규모의 분자 저장이 가능한 공간을 만들 수 있어, 이 공간을 활용하여 나노전기전자소자를 제작할 수 있는 가능성을 열어준다. 그래핀 나노리본 트렌치로 흡수된 풀러렌 분자는 외부 작용력의 방향에 따라서 그 위치를 그래핀 나노리본 트렌치 내부에서 조정할 수 있게 되기 때문에, 이를 이용하여 그래핀 나노리본 트랜체 내부에서 플러렌의 위치 조정으로 디지털 정보를 저장할 수 있다. 풀러렌 분자가 그래핀 나노리본 트렌치 내부에서 고랑을 따라서 이동과정에서 다양한 운동에너지 역학이 작용되는 것을 살펴보았다. 본 연구에서는 그래핀 나노리본 트렌치에 흡수된 풀러렌 분자는 나노전지전자소자의 오실레이터, 정보저장소자, 센서 등 다양한 첨단 분야에서 활용가능하다는 것을 연구하였다.

We investigated the position controlling C60 fullerene encapsulated into a graphene-nanoribbon trench via classical molecular dynamics simulations. The graphene-nanoribbon trench can provide nanoscale empty spaces, and a C60 encapsulated therein can be considered as media for a nanoelectromechanical shuttle device. The classical molecular dynamics simulations presented here provide information on the potential application of a graphene-nanoribbon trench in a C60 shuttle device. Driving forces applied to C60 resulted in its motion toward the edges of the graphene-nanoribbon trench, the suction forces induced at both edges were balanced with the driving forces, and finally, the C60 fullerene gradually settled on the edges of the graphene-nanoribbon trench after several oscillations. The results of the present simulation suggest the importance of graphene-nanoribbon trenches encapsulating fullerenes in a wide range of applications in the field of nanotechnology.