Schottky barriers at metal-finite semiconducting carbon nanotube interfaces
利用自洽紧束缚理论研究了金属-半导体碳纳米管界面的电子性质随碳纳米管长度的变化。我们发现势垒的形状取决于电荷转移的长程尾，导致注入势垒厚度相当于纳米管长度的一半，直到纳米管达到体积极限。随着纳米管长度的增加，纳米管结的电导表现出从隧穿到热激活输运的转变。
2003-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simple and reliable method of conductive SPM probe fabrication using carbon nanotubes
我们展示了扫描探针显微镜（SPM）导电探针制造的过程中，一个单一的多壁碳纳米管（MWNT）的硅悬臂金字塔。使用电泳技术从MWNT悬浮液中形成可靠地附着到金属覆盖的金字塔的纳米管束。它示出的酒窝铝样品可以用于缩短/修改的纳米管束通过施加脉冲电压之间的探针和样品，并通过原子力显微镜（AFM）成像的样品用于控制探针的形状。它允许制造适合于SPM成像在接触和调制制度的探针。大多数这样的探针是导电的，在SPM成像的数小时内导电性不会降低。
2014-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of electrostatically induced shape transitions in carbon nanotubes
一个机械固定的单壁碳纳米管可以作为一个可变形状的电容器，在塌陷和膨胀状态之间具有电压控制的转变。这个外部控制参数提供了一种调整系统的方法，使坍缩和膨胀状态退化，在这一点上，管对各种外部刺激-温度，电压，捕获原子-的敏感性遵循通用曲线发散，产生异常敏感的传感器或致动器，其特征在于消失的能量尺度。例如，坍缩和膨胀状态之间的边界可以响应于管的核心中单个气体原子的存在或不存在而移动数百埃。几个潜在的纳米机电设备可以基于这种近简并塌陷和膨胀配置之间的电调谐交叉。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall
Shape-sensitive Pauli blockade in a bent carbon nanotube
最近的一个实验[F。Pei等人，国家纳米技术7，630（2012）]，我们理论上研究了嵌入弯曲碳纳米管中的双量子点中的泡利阻塞输运效应。我们建立了一个模型泡利封锁，考虑到强大的g-因子各向异性，是链接到本地的取向的纳米管轴在每个量子点。我们提供了一组条件，在这些条件下，我们的模型近似地映射到Jouravlev和Nazarov的自旋阻塞模型[O. N. Jouravlev和Y. V. Nazarov，Phys. Rev. Lett. 96，176804（2006）]。我们得到的结果的漏电流的磁各向异性，连同他们的定性几何解释，提供了一个可能的解释以前无法解释的实验结果。此外，我们发现，在一定的参数范围内，漏电流变得高度敏感的管的形状，这种敏感性增加的g因子各向异性。电子输运和管形状的这种相互依赖性允许对漏电流进行机械控制，并且允许通过测量漏电流来表征管形状。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
A one-dimensional continuous model for carbon nanotubes
将Tu和Ou-Yang在[Phys. Rev. B \textbf{65}，235411（2003）]中提出的单壁碳纳米管（SWNTs）的连续二维（2D）弹性模型严格简化为一维（1D）曲率弹性模型。该模型符合各向同性克希霍夫弹性杆理论。在此模型中忽略面内应变能，它适合于研究大变形的碳纳米管（CNTs）的性质，并且可以简化为[Phys.Rev.Lett. \textbf{76}，4055（1997）]。对于直手征形状，该一般模型表明，两个平衡态之间的手征角差约为$π/6$，这与晶格模型一致。在相同条件下，螺旋形的原子能量比直形的原子能量低。通过求解相应的平衡形状方程，螺旋管的解与实验结果吻合较好，得到了超螺旋形状，希望在今后的实验中能够发现。
2012-02-10 cond-mat.mes-hall
BN domains included into carbon nanotubes: role of interface
我们采用密度泛函理论研究了嵌入单壁碳纳米管中的小BN畴的形状和排列。我们显示出一个强烈的趋势BN六边形的形成在同时包含的B和N原子内的碳纳米管的壁。这项工作强调了正确描述BN-C边界的重要性。我们认为，在N-C键的参与下，BN-C界面将优先形成。因此，我们提出了一种新的方式来稳定小BN夹杂物通过氮终止边界的形成。所得到的结果和现有的实验数据之间的比较，在单壁碳纳米管形成BN的包。在单壁BN纳米管内的碳包的镜像情况被认为是在建议的形式主义。最后，我们表明，包含小BN的纳米管内的封装强烈影响的电子特性的初始系统，打开带隙。BN中过量的氮在带隙中引入了施主态，因此可能导致用于n掺杂单壁碳纳米管的有希望的方式。
2009-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition from a Tomonaga-Luttinger liquid to a Fermi liquid in potassium intercalated bundles of single wall carbon nanotubes
我们报告的第一个直接观察到的过渡从Tomonaga-Luttinger液体费米液体的行为在钾插入垫的单壁碳纳米管（SWCNT）。使用高分辨率光电子能谱对费米能级附近的光谱形状进行分析，揭示了原始样品和低掺杂剂浓度的态密度的Tomonaga-Luttinger液体幂律缩放。一旦掺杂足够高以填充半导体管的带，就发生到仅具有正常费米液体的缩放行为的金属SWCNT束的明显转变。这可以通过载流子之间的库仑相互作用的强屏蔽和/或管之间的增加的跳跃矩阵元素来解释。
2004-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dispersionless propagation of electron wavepackets in single-walled carbon nanotubes
我们研究了电子波包在单壁碳纳米管中的传播，通过基于Lindblad的密度矩阵方法，使我们能够考虑各种声子模式引起的耗散和退相干效应。我们表明，虽然在半导体纳米管的波包经历的传统材料的典型分散，在金属纳米管的形状基本上保持不变，即使在存在的电子-声子耦合，在室温下微米的距离。
2015-07-04 cond-mat.mes-hall
Shaping electron wave functions in a carbon nanotube with a parallel magnetic field
一个磁场，通过它的矢势，通常只在横交于磁场的方向上引起电子波函数的可测量的变化。在这里，我们从实验和理论上证明，在碳纳米管量子点，结合圆柱形拓扑结构和二分六边形晶格，沿纳米管轴的磁场的影响也电子态的纵向分布。在我们实验中的高磁场（高达17 T）下，波函数可以从两端具有节点的“半波谐振器”形状一直调谐到一端具有波腹的“四分之一波谐振器”形状。这又导致电导对磁场的明显依赖性。我们的结果表明，在具有非平凡晶格和拓扑结构的量子系统中，利用磁场控制波函数是一种新的策略。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall
Optical Phonons in Carbon Nanotubes: Kohn Anomalies, Peierls Distortions and Dynamic Effects
我们提出了一个详细的研究单壁碳纳米管（SWNTs）的振动特性。单壁碳纳米管的声子色散强烈地受到电子-声子耦合的影响。我们分析了曲率和禁闭的单独贡献。限制在修改单壁碳纳米管声子中起着重要作用，并且通常比曲率更相关。由于其一维特性，金属管在T= 0 K时将发生Peierls畸变（PD）。在有限的温度下，PD不再存在，但声子与原子位移类似的PD的强烈的科恩异常（KA）的影响。我们用密度泛函理论（DFT）的KA和PD方法研究了直径小于3 nm的金属单壁碳纳米管在4 K ~ 3000 K的电子温度范围内的电子结构。然后，我们推导出一组简单的公式占所有的DFT结果。最后，我们证明了静态的方法，通常用于在固体中的声子频率的评估，失败，因为单壁碳纳米管降低维数。KA在金属单壁碳纳米管中的正确描述只能通过使用动力学方法，超越绝热玻恩-奥本海默近似，通过考虑非绝热的贡献。动力学效应导致Kohn异常的发生和形状发生显著变化。我们表明，单壁碳纳米管拉曼G峰只能解释考虑组合的动态，曲率和限制效应。我们分配的G+和G-峰的金属单壁碳纳米管TO（圆周）和LO（轴向）模式，分别相反的半导体单壁碳纳米管。
2006-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance Effect in Spin-Polarized Junctions of Ferromagnetically Contacting Multiple Conductive Paths: Applications to Atomic Wires and Carbon Nanotubes
对于铁磁/原子线/铁磁结和铁磁/碳纳米管/铁磁结，我们从理论上研究了自旋相关的输运过程，以阐明铁磁/原子线/铁磁结中导电路径的数目与电导之间的内在关系，从而提高磁电阻比.当多个路径随机地位于两个FM之间时，FM之间出现电子波干涉，并且然后MR比随着路径数目的增加而增加。此外，在每个路径数处，碳纳米管的MR比变得大于原子线的MR比，反映了与FM接触的点的特征形状。
2004-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Modification of Thermal Conductivity of PMMA and PC by making their Nanocomposites with Carbon Nanotubes
PMMA和聚碳酸酯（PC）是很好的低成本材料，可以很容易地定制和成型。然而，它们具有差的机械、热和电性能，这些性能在几种应用中需要增强，在这些应用中，除了高强度之外，快速传热成为必要条件。碳纳米管（CNT）是一种具有优异力学性能和输运性能的新型材料。在本文中，我们报告的结果制造不同浓度的碳纳米管与PMMA和PC的复合材料和测量的热导率数据通过一个简单的瞬态热流。制造了直径约为2 cm、厚度为0.2 cm的圆盘状样品，CNT浓度变化高达10 wt %。通过将盘的一端保持在蒸汽温度下，在10秒后记录每个样品的另一端的温度。温度的升高与适当校准的热导率相关。我们发现，PMMA和PC测量高的热导率与碳纳米管浓度的增加。PMMA的热导率在10wt%的CNT下从约0.2W/mK上升到0.4W/mK，而对于PC，其在10wt%的CNT下从约0.2W/mK上升到0.9W/mK。因此观察到，通过在PMMA和PC中仅使用高达10重量%的CNT来制造基于CNT的复合材料并且使得这些材料中的热耗散更快，可以容易地实现热性能的改性。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characteristic Behavior of Toroidal Carbon Nanotubes: Kinematics of Persistent Currents
碳纳米管的电性能在很大程度上取决于由手征和平移矢量定义的其晶格结构。纳米管的环形形状允许沿着管轴的方向存在各种扭曲结构。我们从理论上研究了环形碳纳米管中导电电子和持续电流的运动学。我们表明，持续电流表现出特殊的特性的圆柱形晶格结构在扭曲的情况下。我们讨论的可能性，扭转改变的周期的电流的磁通量量子的一半，电流流动没有外部磁场。
2004-08-24 cond-mat.mes-hall
Helical liquid in carbon nanotubes wrapped with DNA molecules
测量的包裹有DNA分子的碳纳米管的电阻强烈地依赖于注入电子的自旋。受这些实验的启发，我们研究了螺旋形势对碳纳米管电子光谱的影响。我们发现，结合曲率诱导的自旋轨道耦合固有的纳米管，这样的扰动打开螺旋度相关的差距。在这些部分间隙内，左移动电子携带固定的自旋投影，右移动电子则相反，电子通过纳米管转移的概率与它们的螺旋度相关。我们解释了这种效应的起源，并表明它可以通过扭曲纳米管来诱导。我们的研究结果表明，碳纳米管具有实现自旋过滤器的巨大潜力，并可能形成一个理想的平台，研究一维螺旋液体的物理性质。
2017-12-28 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of Born-Oppenheimer Approximation Breakdown in Carbon Nanotubes
拉曼光谱和电导的单个，原始的，悬浮的，金属单壁碳纳米管下施加的栅极电位进行了测量。观察到G带随着小的施加栅极电压而下移，最小值发生在EF =+/-1/2声子处，与绝热预测相反。随后在较高的栅极电压的拉曼频率上移的结果在一个“W”形的拉曼位移的轮廓，以及同意与非绝热声子重整化模型。这种行为构成了理论预测的单个单壁碳纳米管中的玻恩-奥本海默近似的崩溃的第一个实验证实。
2009-01-19 cond-mat.mes-hall
Structural and phonon properties of bundled single- and double-wall carbon nanotubes under pressure
在这项工作中，我们报告的理论耦合研究的结构和声子特性的捆绑单壁和双壁碳纳米管（DWNTs），在静水压力下。我们的研究结果证实了急剧变化的单壁碳纳米管的体积在高压制度分配的相变从圆形的崩溃阶段，这是严格依赖于管的直径。对于DWNTs，这些结果首先显示了外管向椭圆形形状的转变，随后显示了外管和内管在内管椭圆化开始时的同时塌陷。在DWNT塌缩之前，声子计算再现了实验观察到的屏蔽效应对RBM和切向G $_z$模式的内管压力引起的蓝移。另外，碳纳米管束的坍缩引起了切向分量的突然红移，这与实验结果一致。单壁碳纳米管塌陷管的G $_z$带分析表明，管的扁平区域是其G带信号的起源。这解释了在坍缩阶段观察到的G带的石墨型压力演化，并提供了另外一种用于识别坍缩管的手段
2012-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley coupling in finite-length metallic single-wall carbon nanotubes
有限长金属单壁碳纳米管离散能级的简并性与纳米管类型、边界条件、纳米管长度和自旋轨道相互作用有关。金属-1纳米管，其中两个非等效的谷布里渊区具有不同的轨道角动量相对于管轴，表现出近四倍的简并和小的升降机的简并度的自旋轨道相互作用，反映了在本征函数的两个谷的去耦。在金属-2纳米管中，其中两个谷具有相同的轨道角动量，游标尺度的光谱出现的边界的正交形状的边缘或帽终止反映强烈的谷耦合和狄拉克态的不对称速度。通过宇称分裂的四重简并的提升克服了具有所谓的最小边界的较短纳米管中的自旋轨道相互作用。在纳米管表面曲率引起的能隙中出现缓慢衰减的倏逝模。有效的一维模型揭示了边界对本征函数中谷耦合的作用。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall
Symmetry- and curvature effects on spin waves in vortex-state hexagonal nanotubes
对弯曲磁性纳米物体的分析和数值研究预测了许多可以被称为磁手征效应的激励效应，这些效应并不源于固有的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用或界面诱导的各向异性。在磁共振成像中，这些手性效应源于各向同性交换或偶极-偶极相互作用，存在于所有磁性材料中，在样品的弯曲几何形状的情况下获得不对称的贡献。结果，例如，圆形磁性纳米管中的自旋波色散变得不对称，即沿着纳米管在相反方向上传播的相同频率的自旋波表现出不同的波长。在这里，使用时间分辨扫描透射X射线显微镜实验，标准的微磁模拟和动态矩阵的方法，我们表明，自旋波谱经历了额外的剧烈变化时，从连续过渡到离散的旋转对称，即从圆形到六边形纳米管，这是更容易制造。多边形形状将模态局部化引入到尖锐的、高度弯曲的拐角和平坦的边缘。此外，由于离散的旋转对称性，从圆管中已知的方位波矢量的模式的简并性质被部分地解除，导致单重态和二重态模式。为了与我们的实验进行比较，我们从数值获得的模式分布计算微波吸收，这表明专用天线设计对于3D纳米结构中的磁振子应用至关重要。据我们所知，这是第一个直接显示三维纳米物体中真实空间自旋波传播的实验。
2021-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong exciton-plasmon coupling in semiconducting carbon nanotubes
本文从理论上研究了小直径（~1 nm）半导体单壁碳纳米管的激子态与表面电磁模的相互作用。我们发现，这些相互作用可以导致强激子表面等离子体激元耦合。激子吸收线的形状表现出拉比分裂约0.1 eV的激子能量被调谐到最近的带间表面等离子体共振的纳米管。我们还表明，量子限制斯塔克效应可以作为一种工具来控制激子结合能和碳纳米管中的纳米管带隙，例如，以使激子总能量与最近的带间等离子体激元模式共振。激子-等离子体拉比分裂，我们预测在这里为一个单独的碳纳米管是接近其幅度的混合等离子体纳米结构人工制造的有机半导体金属薄膜上先前报道。我们期望这种效应为半导体碳纳米管的新型可调光电子器件应用开辟道路。
2009-07-08 cond-mat.mes-hall
The Behavior of Benzene Confined in Single Wall Carbon Nanotube
采用分子动力学方法研究了单壁碳纳米管中苯分子的动力学行为。研究了苯分子的局域结构和取向有序。结果表明，分子主要聚集在管轴到管壁的中间距离。位于壁附近的分子表现出与平面形状的一些偏差。存在依赖于分子的位置的分子的倾斜取向有序。结果表明，苯分子的扩散系数是非常小的条件下，我们在这里报告。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall
Excitonic Rayleigh scattering spectra of metallic single-walled carbon nanotubes
我们对任意金属单壁碳纳米管的瑞利散射截面进行了微观计算。我们研究的重点在于激子效应及其对瑞利散射光谱特征的影响。我们的方法是基于密度矩阵理论，包括紧束缚能，载流子-光耦合以及载流子-载流子相互作用。由于折射率对散射截面的贡献，我们观察到瑞利光谱中的特征，例如从洛伦兹峰形状的强烈偏离和双峰结构中的较低跃迁$M_{ii}^-$的较大振子强度，与手性角和所研究的纳米管的直径无关。我们观察到激子结合能的范围内的$\unit[60-80]{meV}$的直径为$\unit[1.5-2.5]{nm}$的金属纳米管。激子跃迁与附近连续谱的重叠对峰形有显著影响，而对峰强度比的影响较小。所给出的结果与最近的实验数据吻合得很好。
2010-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic nanowires and nanotubes
本文综述了磁性圆柱形纳米线和纳米管的合成、磁性及其应用。“纳米”我们认为直径合理地小于微米。在这个尺度上，与微磁和传输长度尺度相比，出现了新的特性。同时，由于所涉及的自由度有限，这使得底层物理更容易理解。这些物体的三维性质和曲率也有助于它们的特定属性，与图案平面元素相比。虽然纳米线和后来的纳米管的话题在几十年前就开始了，但由于合成，理论和表征工具的进步，它仍然蓬勃发展。这使得人们可以访问更复杂的功能结构，并将重点从大型组件的材料类型测量转移到单一对象的研究。我们首先概述了常见的制造方法，产生纳米线，纳米管和结构的几何形状（直径，形状的变化）或材料（段，核壳结构），形状或核壳工程。然后，我们回顾它们的磁性：全球测量，磁化状态和开关，单畴壁静态和动态，和自旋波。对于每一个方面，理论和实验都进行了调查。我们还提到了对这些有用的标准表征技术。最后，我们提到了新兴的应用磁性纳米线和纳米管，随着该主题的预期前景。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall
Dynamic cantilever magnetometry of individual CoFeB nanotubes
我们研究了单一的CoFeB纳米管与六边形的横截面，使用动态悬臂梁磁强计（DCM）。我们开发了一个基于Stoner-Wohlfarth近似的分析模型和一个广泛适用的数值框架，用于分析磁性纳米结构的DCM测量。磁力测量数据表明，在高的外部磁场与$μ_0 M_s =1.3 \pm 0.1$ T和非均匀的配置在低场的均匀磁化配置的存在。在这种低场制度，数值模拟和DCM测量之间的比较支持磁通封闭配置的存在。重要的是，这种配置的证据是显而易见的，因为DCM对单个纳米管的敏感性，而传统的整体测量通常被样品之间在尺寸，形状和取向上的不均匀性所掩盖
2015-12-02 cond-mat.mes-hall
Charge transport in a single superconducting tin nanowire encapsulated in a multiwalled carbon nanotube
用多探针测量方法研究了多壁碳纳米管包裹的单根超导锡纳米线的电荷输运性质。多壁碳纳米管保护锡纳米线免受氧化和形状碎片，因此使我们能够研究直径小至25 nm的稳定线的电子特性。通过氩离子刻蚀多壁纳米管可以调节Ti/Au电极与纳米线接触的透明度。大电流的应用导致接触处的局部加热，这反过来又抑制了超导性。
2011-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-dependent tunneling-induced level shifts observed in carbon nanotube quantum dots
我们研究了洁净单壁碳纳米管量子点中的电子输运。由于大量的库仑阻塞金刚石同时表现出壳层结构和近藤效应，我们能够对隧道重整化效应进行详细的分析。从而确定了该人造原子的环境诱导能级位移。在壳的两个轨道中只有一个是强烈耦合的，我们观察到一个显着的非弹性共隧穿线的非对称门依赖与系统的库仑钻石的大小（和形状）的门依赖。这些效应都给出了一个简单的解释，在隧道耦合的二级微扰理论。
2008-06-27 cond-mat.mes-hall
Carbon nanotubes adhesion and nanomechanical behavior from peeling force spectroscopy
基于单壁碳纳米管（SWNT）的应用是纳米技术领域不断发展计量方法的巨大需求的一个很好的例子。接触和界面性质是决定单壁碳纳米管功能化纳米材料和纳米器件效率的关键参数。在这项工作中，我们已经利用了一个很好的控制的单壁碳纳米管生长过程中的原子力显微镜（AFM）的尖端顶点和使用低噪声（1 E-13 m/rtHz）的原子力显微镜调查接触表面的单壁碳纳米管的机械行为。通过同时记录单壁碳纳米管的静态和动态特性，我们表明，接触对应于剥离的几何形状，并提取量，如每单位长度的粘附能，曲率和弯曲刚度的纳米管。一个完整的图片的局部形状的单壁碳纳米管和它的机械行为。
2010-12-17 cond-mat.mes-hall
Resonant and inelastic Andreev tunneling observed on a carbon nanotube quantum dot
本文报道了通过超导接触的量子点的两个基本的亚能隙输运过程。该器件由Nb超导体和普通金属接触接触的碳纳米管组成。首先，我们发现一个单一的共振的位置，形状和振幅与理论预测的共振Andreev隧穿（AT）通过一个单一的QD水平。其次，我们观察到一系列离散的副本共振AT在分离的$\sim145\,μ$ eV，与栅极，偏置和温度依赖特性的玻色子辅助，非弹性AT，其中能量之间交换玻色子浴和电子。复制品的振幅和能量与磁场的依赖关系表明，隧道过程中有两种不同的玻色子耦合。
2015-11-27 cond-mat.mes-hall
Permalloy-based carbon nanotube spin-valve
在这封信中，我们证明了坡莫合金（Py），一种广泛使用的Ni/Fe合金，形成接触碳纳米管（CNT），满足要求的注入和检测自旋极化电流在碳基自旋电子器件。我们建立的材料质量和磁化特性的Py条的形状合适的电接触，并找到一个尖锐的磁化切换可调的几何形状在一个单一的条在低温下的各向异性磁阻（AMR）。此外，我们表明，Py接触强烈耦合到CNT，相当于Pd接触，从而在低温下形成CNT量子点。这些结果形成了基于Py的CNT自旋阀在隧穿磁阻中表现出非常尖锐的电阻切换的基础，其直接对应于AMR实验中观察到的各个接触中的磁化反转。
2010-09-10 cond-mat.mes-hall
From Cyclic Nanorings to Single-Walled Carbon Nanotubes: Disclosing the Evolution of their Electronic Structure with the Help of Theoretical Methods
我们系统地研究了各种直径和长度的有限尺寸锯齿形或扶手椅形碳纳米管的结构和电子效应之间的关系，从不同形状和直径的分子模板开始，即环状oligoacene或oligophenacene分子，并公开了如何添加层和/或端帽（即半富勒烯）可以修改其（聚）radicaloid性质。我们主要使用紧束缚和有限温度密度为基础的方法，前者提供了一个简单但直观的图片，他们的电子结构，和后者有效地处理强关联效应依赖于分数占据数加权电子密度（ρFOD），与额外的RAS-SF计算支持后者的结果。我们还探讨了纳米管端帽的微小结构修改可能会影响结果，表明拓扑结构，以及系统的化学性质，是理解这些和其他相关系统的电子性质的关键。
2018-11-06 cond-mat.mes-hall
Ab initio study of edge effect on relative motion of walls in carbon nanotubes
采用van der Waals修正的密度泛函理论，计算了具有长内壁和短外壁的双壁纳米管（DWNTs）的壁间相互作用能.如果至少有一个壁是手性的，那么在亚纳米尺度下，势能释放的大小和形状对短壁长度和边缘的原子结构的变化非常敏感。开始相对运动的短壁和温度之间的过渡扩散和自由运动的短壁发生所需的阈值力进行估计。的边缘也示出提供了相当大的贡献的障碍相称的非手性壁的相对旋转。对于这样的壁，定向熔化的温度，即从旋转扩散到自由相对旋转的交叉，估计。生产纳米管为基础的螺栓/螺母对和纳米轴承的可能性进行了讨论。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall
Mysterious Role of Cap Configuration in Single-Walled Carbon Nanotube Catalytic Growth
本研究提出一种追踪五边形位移的算法来确定单壁碳纳米管新生碳帽的手性，揭示了帽拓扑与催化剂曲率诱导的双重形变影响形成能，阐明了帽演化机制并为手性可控合成奠定理论基础。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Angular momentum and topology in semiconducting single-wall carbon nanotubes
利用谷态轨道角动量将半导体单壁碳纳米管分为两类，这有助于研究有限长单壁碳纳米管的低能电子性质。通过分析切割线，由整数$d$给出分类，该整数是指定纳米管手性的两个整数$n$和$m$的最大公约数。对于$d$等于或大于4的情况，来自两个谷的两个最低子带相对于纳米管轴具有不同的角动量。反映了两个谷的退耦，在有限长的纳米管的离散能级表现出近四倍的简并和它的自旋轨道相互作用的小电梯。对于$d$小于或等于2的情况，其中来自两个谷的两个最低子带具有相同的角动量，离散能级表现出反映两个谷的耦合的四倍简并的提升。特别地，当手征性接近扶手椅手征性时，两个谷强耦合。通过提取具有相关角动量的态，得到了一个有效的一维晶格模型，揭示了本征态中的谷耦合。体-边对应关系，即边态数与相应体系统中计算的缠绕数之间的关系，通过使用辐角原理解析地示出，这使得我们能够从体性质估计边态数。边缘态的数目不仅与手性有关，还与边界的形状有关。
2016-03-21 cond-mat.mes-hall
Behavior of the van der Waals force between a plate and a single-walled carbon nanotube under uniform hydrostatic pressure: a theoretical study
我们研究了平面基板和单壁碳纳米管之间的非延迟范德华力的行为，假设该系统是沉浸在液体介质中施加静水压力管的表面上，从而改变其横截面轮廓。后者的形状被描述为一个连续的结构，其特征在于其对称指数$n$。两个原则的相互位置的管相对于基板的研究：当一个保持恒定的相互作用的物体的表面之间的最小间距;当从管的轴到基板的边界表面的距离是固定的。在这些条件下，使用的表面积分方法的技术，我们推导出一个积分形式的表达式，给出了所述的力对施加的压力的依赖性。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Ultrafast stratified diffusion of water inside carbon nanotubes. Direct experimental evidence with 2D (D-T2) NMR spectroscopy
水，当被限制在纳米级时，获得了非凡的传输特性。然而，在纳米级分辨率下，还没有直接的实验证据证明这些特性。在这里，通过使用2D NMR扩散-弛豫（D-T2）和自旋-晶格-自旋-自旋弛豫（T1-T2）光谱，我们成功地解决了在单壁和双壁碳纳米管（SWCNT/DWCNT）的纳米尺度上的水扩散。在单壁碳纳米管中，光谱显示出限制在一维的均匀水扩散的特征形状。值得注意的是，在DWCNTs水分裂成两个轴向组件与内部一个获得不寻常的流动特性：高脆性，超快自扩散系数，和“刚性”的分子环境，揭示了分层的合作运动机制的基础上快速扩散水饱和的碳纳米管。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Synthesis and physical properties of Na$_x$TO$_2$ (T=Mn, Co) nanostructures for cathode materials in Na--ion batteries
我们制备了Na $_x$ TO $_2$（T = Mn，Co）纳米结构用作钠离子电池的阴极材料。X射线衍射数据的Rietveld精修证实了六方对称性。扫描和透射电子显微镜测量显示六方和棒状形态T = Co和Mn，分别。磁性测量表明Mn/Co离子存在不同的氧化态，但在5~K之间没有长程有序。我们发现，Na $_{0.6}$ MnO $_2$是高度绝缘的，而Na $_{0.7}$ CoO $_2$是半导体性质。在Na $_{0.7}$ CoO $_2$中的传导通过可变范围跳跃（VRH）以及在不同温度范围内的激活机制发生。然而，对于Na $_{0.6}$ MnO $_2$，VRH在升高的温度下占优势。此外，硬币电池已被制造并使用循环伏安法测试电化学行为，这证实了在嵌入/脱嵌期间Na-离子的可逆性。
2018-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A self-consistent approach to the one-dimensional chain models for the ferro- and antiferro-magnetism of nanotubes
我们采用基于量子理论的自洽模拟方法研究了一对铁磁和反铁磁纳米管的物理性质。结果表明，在给定的条件下，无论外加磁场是否沿易纵轴方向，由于纳米管特殊的几何形状和磁单轴各向异性，自旋总是沿易纵轴方向有序排列，从而使这两类纳米系统表现出典型的铁磁和反铁磁性质，这可能在现代技术中得到应用。与先前在纳米颗粒中观察到的现象形成强烈对比，在纳米颗粒中，平行于反铁磁耦合自旋施加的外部磁场能够使自旋偏离其原始方向，以围绕场方向形成对称图案。这一特性使我们能够建立这两种纳米体系的一维链状模型。考虑到其快速的计算速度和简单性，这些理论模型被用来研究纳米系统的有限尺寸效应，并对长管进行进一步的分析。特别是，我们的理论模型和数值方法得到的结果是完全相同的，验证了计算方法的正确性和适用性。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall
Electrical Properties of Sculpturenes
我们研究了雕塑烯的电子性质，雕塑烯是通过从双层石墨烯、氮化硼或石墨烯-氮化硼异质双层中雕刻选定的形状并允许形状自发重建而形成的。最简单的雕塑是周期性的纳米管，包含非六边形的环线。还可以构造由具有非平凡拓扑结构、连通性和材料组合的形状形成的更复杂的雕塑。这些新结构的重构几何形状，电子态密度和电流-电压关系的结果。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall
Magnetization reversal of an individual exchange biased permalloy nanotube
我们调查的磁化反转机制在一个单独的坡莫合金（Py）纳米管（NT）使用的混合磁强计组成的纳米尺度SQUID（nanoSQUID）和悬臂梁扭矩传感器。将Py NT固定到Si悬臂的尖端并定位，以便将其杂散通量最佳地耦合到Nb nanoSQUID中。因此，我们能够测量NT的体积磁化动态悬臂梁磁强计和它的杂散磁通使用nanoSQUID。我们观察到的培训效果和温度依赖性的磁滞，这表明交换偏置。我们发现一个低的阻断温度$T_B = 18 \pm 2$ K，表明存在一个薄的反铁磁原生氧化物，通过X-射线吸收光谱对类似的样品证实。此外，我们还测量了作为温度和训练增加的函数的磁滞形状的变化。这些观察结果表明，存在一个薄的交换耦合原生氧化物修改在低温下的磁化反转过程。通过悬臂梁和nanoSQUID磁力测量获得的补充信息使我们能够得出结论，在没有交换耦合的情况下，这种逆转过程在NT的两端成核，并沿其长度传播，如理论所预测的。
2015-12-01 cond-mat.mes-hall
Variations in magnetic properties of nanostructured nickel
研究了碳纳米管包裹镍纳米线（C.E.纳米线的直径约10 nm），并进行了比较，以其他形式的镍在这项工作中。测定了C.E.纳米线为1.0 emu/g和230 Oe。磁性的温度依赖性遵循T^0.77依赖性，表明超顺磁性行为。场冷和零场冷曲线表明，阻塞温度（T_B）约为300 K。C.E.纳米线主要是由于来自碳纳米管封装的纳米级限制效应。C.E.的形状和磁环境增强了其总的磁各向异性。nanowires纳米线by a factor因子of four四.
2010-09-20 cond-mat.mes-hall
Magnetic skyrmions in cylindrical ferromagnetic nanostructures with chiral interactions
我们研究了具有手征相互作用的铁磁材料的圆柱形纳米带和纳米管中稳定磁性skyrmion的几何条件。我们得到的低温平衡态的系统实现模拟退火技术的经典自旋哈密顿与竞争各向同性交换和手征相互作用，径向各向异性和外场。讨论了表面曲率对磁skyrmion的形成、形状和大小的影响。我们证明了Skyrmion相位随曲率的演化是由两个特征长度之间的竞争控制的，即曲率半径$R$（几何长度）和Skyrmion半径$R_{sk}$（物理长度）.在窄纳米管（$R<R_{sk}$）中，skyrmion相演变为条纹相，而在宽纳米管（$R>R_{sk}$）中，出现混合skyrmion-条纹相。最有趣的是，混合相的特点是空间分离的skyrmions条纹由于相对于表面法线的方向施加的领域。在稳定区域（$R \gtrsim R_{sk}$）中，skyrmions保持圆形，并由于其拓扑保护而保持其大小。零场skyrmions被证明是稳定的弯曲的纳米元素与自由边界内相同的稳定区域（$R\gtrsim R_{sk}$）。从实验和技术的角度来看，从稳定性的圆柱表面上的skyrmions进行了讨论。
2020-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dielectric response of cylindrical nanostructures in a magnetic field
我们研究了大的圆柱形分子，如纳米管的介电响应的磁场依赖性。当场致能级交叉发生时，外加电场引起线性而不是通常的二次斯塔克效应。这导致大的介电响应。显式计算进行掺杂纳米管和丰富的结构中的低频介电函数$ε'(H)$的实部被发现时，磁场沿圆柱轴施加。这表明，$ε'(H, T)$的研究可以作为一种光谱工具，为大型环状或圆柱形分子的调查。
2000-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Rotating Casimir systems: magnetic-field-enhanced perpetual motion, possible realization in doped nanotubes, and laws of thermodynamics
最近，我们已经证明，对于某类卡西米尔型系统（“设备”）的零点真空涨落的能量达到其全球最小值时，该设备围绕某个轴旋转，而不是保持静止。这种旋转真空效应可能导致永久旋转物体的出现，只要零点波动的负旋转能量抵消了装置本身的正旋转能量。在本文中，我们表明，对于无质量的带电粒子的旋转真空效应应急剧（天文）增强的存在下的磁场。作为一个例子，我们表明，在实验可用的磁场的背景下，在旋转圆环形掺杂碳纳米管的无质量激发的零点能量可能确实压倒了经典的旋转能量为某些角频率，使永久旋转状态是积极的青睐。所建议的“零点驱动”装置--没有内部运动部件--对应于一种新的第四种永久运动：它们不产生任何功，尽管它们的平衡（基态）状态对应于一种永久旋转，即使在外部环境存在的情况下。我们证明了我们的建议是符合热力学热力学定律。
2013-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.other hep-th
Modeling the Field Emission Enhancement Factor for Capped Carbon Nanotubes using the Induced Electron Density
在单壁碳纳米管（SWCNT）的许多场电子发射实验中，SWCNT位于两个分开的平行平板之一上，在它们之间施加宏观场FM。对于SWCNT表面上的任何给定位置“L”，场增强因子（FEF）被定义为$F_{\rm{L}}$ / $F_{\rm{M}}$，其中$F_{\rm{L}}$是在“L”处定义的局部场。来自小半径封端的SWCNT的最佳发射测量表现出恒定的特征FEF（即，独立于$F_{\rm{M}}$）。本文讨论了如何在量子力学（而不是经典的静电）计算中恢复这一结果。利用密度泛函理论（DFT）分析了两种两端封端的短的、浮动的SWCNT的性质，即（6，6）和（10，0）结构。两者实际上具有相同的高度（$\sim 5.46$ nm）和半径（$\sim 0.42$ nm）。结果发现，两个单壁碳纳米管的局部诱导FEF的峰值是相似的，是独立的$F_{\rm{M}}$，并从经典导体模型中发现的FEF值相似。有人建议，这些诱导的FEF值与单壁碳纳米管的纵向系统的极化率，这是假定相似。DFT计算还产生了“真实的”，而不是"诱导的”，两个SWCNT的势能（PE）势垒，FM值从3 V/ $μ$ m到2 V/nm。沿着单壁碳纳米管轴和沿着平行的"观察线”通过最上面的原子之一的PE分布是相似的。在低宏观领域的障碍形状的细节不同的两个单壁碳纳米管类型。即使对于$F_{\rm{M}}=0$，在发射极顶点处也存在不同的…
2020-06-19 cond-mat.mes-hall
Graphene shapes from quantum elasticity
本文通过Dirac场涨落对Helfrich-Canham弹性的温度修正，研究石墨烯膜的涌现形状，给出力学稳定性条件与临界温度相图，并预言极小曲面、可展曲面及Beltrami喇叭曲面。
2024-11-23 cond-mat.mes-hall hep-th
