原子力显微镜的发明为纳米技术的发展起到了极大的推进的作用,为人们在纳米尺度研究物质的结构及微观相互作用提供了有力的手段。然而普通原子力显微镜探针的几何形状和物理特性制约了原子力显微镜的进一步应用,理想的AFM针尖应该具有较高的纵横比、尽可能小的曲率半径、确定的分子结构和较强的物理化学性能。碳纳米管以其一系列的优良特性而成为制作原子力显微镜探针的理想材料。为了更充分发挥AFM这一先进仪器的作用和碳纳米管这一纳米尺度的“超级纤维”材料的优势,已经有很多实验成功的了制备碳纳米管原子力显微镜探针。但是在实验上很难对碳纳米管与金刚石针尖粘结的动力学过程进行跟踪观察,许多与原子有关的细节无法获得解决,提出了“基于原子力显微镜碳纳米管针尖的分子动力学仿真”这一前沿性研究课题。本文基于分子动力学方法并选用Brenner势函数描述碳原子间的相互作用,介绍了分子动力学模拟的基本概念和基本理论,重点研究了势函数的选取、求解运动方程的算法的确定、以及所使用的边界条件和初始条件等。详细推导了Brenner多体势函数,并在此基础上,建立了碳纳米管与金刚石针尖粘结实验的仿真模型,编制了相关的模拟仿真程序。本文从入射能量、碳纳米管的手性、长度、直径等影响因素入手,研究了单壁碳纳米管与金刚石针尖(100)晶面粘结的机制。研究发现,碳纳米管长度需大于3nm,直径大于0.8nm时,碳纳米管才能以一维线性圆柱结构与金刚石针尖粘结。以锯齿型(10×0)单壁碳纳米管为样本,碳纳米管与金刚石针尖粘结的能量窗口是12～90eV。随后在此基础上研究了单壁碳纳米管与金刚石针尖的位置发生偏心,倾斜的粘结机制,得到最佳粘结初始状态为倾斜角0°～20°,入射能量为30～60eV,偏心距小于碳纳米管半径的三分之一或大于碳纳米管的半径成键的数目几乎不受影响。