利用碳纳米管管腔这一纳米空间,可以将纳米材料通过各种方法填充到碳纳米管.受限于碳纳米管内的金属纳米颗粒可能有新颖的结构与性质.我们通过分子动力学的方法,以刚性不动的单壁碳纳米管为基本模型,将Cu、Ag两种金属纳米颗粒按不同的比例导入碳纳米管中,计算研究了不同温度状态下金属原子的结构、势能、相变等特性,获得了一些有意义的结论.研究表明:(1)在(n,n)和(n,0)型碳纳米管受限空间下,纳米颗粒(Cu0.5Ag0.5)256均形成扇形层状结构,碳纳米管的直径越小,形成的扇形层状结构越明显.可以推测出,随着金属颗粒进入碳管内部的数目增大,Cu、Ag原子会先在部分碳管内表面淀积,然后逐渐集聚向沿轴线方向呈现的类锥体扇形发展,最终形成充满碳管内部空间的柱形层状结构;管内空间提高了 Cu-Ag合金粒子的结构稳定性,管内空间相对于Cu-Ag合金粒子尺寸足够大时,碳管手性和尺寸对合金粒子的热力学特性没有显著影响.(2)要使碳管外金属原子能在管内空间稳定吸附,需设法增大碳原子与金属原子间相互作用强度或者精确控制系统温度使金属颗粒处于液体状态而通过毛细作用被碳管吸入;碳管管壁碳原子的排列结构与管内空间大小均是影响金属原子排列结构的因素,管外金属原子的排列一般与管壁碳原子的排布取向一致,而在碳管内部,除了碳管手性外,受限空间大小是决定管内金属原子排列结构的更重要因素.(3)碳管内部空间原子数充分的(CuxAg1-x)N粒子退火后在管内形成圆柱状层状结构:碳管内部空间的大小决定层状结构层数的大小,最外层金属原子环与管壁距离、相邻层间距离基本不变,与碳管直径大小无关;碳管内轴线处是否出现原子链由碳管半径的大小予以确定;(Cu)N纳米颗粒形成的壳层结构中每层金属原子在柱面的结构按三角密堆排列,为类平面密堆积结构.(4)受限空间提高了 Cu粒子的热稳定性,随着Cu粒子尺寸的增大,受限Cu粒子势能曲线有迅速饱和的趋势,预示着对更大尺寸的Cu粒子在碳管内行为的分子动力学计算将不再迫切需要;若管内空间限制性更强,Cu粒子结构相变将由不连续转化为连续的结构相变,有利于实现原子级无序的金属玻璃态的制备;无论金属颗粒是否受限,Ag-Cu合金粒子的固液结构相变温度一般接近或低于原子数相同的Ag单质粒子的相变温度.