Changing the Phosphorus Allotrope from a Square Columnar Structure to a Planar Zigzag Nanoribbon by Increasing the Diameter of Carbon Nanotube Nanoreactors
元素磷纳米结构因大量的同素异形体而臭名昭著，这限制了它们作为半导体的有用性。为了限制这种结构的多样性，我们选择性地合成准一维磷纳米结构内的碳纳米管（CNT），作为稳定的模板和纳米反应器。尽管锯齿形磷纳米带优选地在内径超过1.4nm的CNT中形成，但观察到先前未知的磷的方形柱状结构在较窄的纳米管内部形成。我们的发现得到了电子显微镜和拉曼光谱观测以及从头计算密度泛函理论计算的支持。我们的计算结果表明，方形柱状结构的形式，优选地在内径约1.0 nm的碳纳米管，而黑色的磷纳米带的形式，优选地在内径为4.1 nm的碳纳米管内，与锯齿形纳米带积极有利于扶手椅纳米带。我们的理论预测与实验结果一致。
2020-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Aharanov-Bohm effect for the edge states of zigzag carbon nanotubes
在20特斯拉左右的Aharanov-Bohm磁场作用下，金属锯齿形碳纳米管在狄拉克点附近的两个离域态可以被定域.纳米管的长度和直径对局域化的依赖性表明，可以观察到的局域化-离域的转变为2 nm直径的管。用形变诱导的规范场解释了局域化的机制，表明了局域化的拓扑性质。从离域态到局域态的跃迁可以通过扫描隧道显微镜和光谱学观察到。讨论了这种跃迁与自旋霍尔效应的相似性。
2007-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and piezoelectric properties of BN nanotubes from hybrid density functional method
采用杂化密度泛函（B3 LYP）方法研究了氮化硼（BN）纳米管的电子和压电性质。我们首先研究了体相h-BN和BN片，发现B3 LYP的能带结构和能隙与GW的结果一致。B3 LYP带隙比LDA带隙大约1.8 eV的锯齿形和扶手椅形纳米管具有不同的半径。我们给出了另一种解释，在4.45 eV的光吸收线可能是由于小锯齿形BN纳米管中的电子跃迁。锯齿形BN纳米管的B3 LYP方法的压电常数基本上大于PVDF聚合物家族中的压电常数，这表明BN纳米管作为各种纳米机电应用的候选物。
2005-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin dependent transport of ``nonmagnetic metal/zigzag nanotube encapsulating magnetic atoms/nonmagnetic metal'' junctions
针对一种新型的碳纳米管磁电阻器件，我们提出了“金属/锯齿形碳纳米管封装磁性原子/金属”结。我们从理论上研究了纳米管的自旋极化边缘和封装的磁性原子对输运的影响。当原位库仑能量除以转移积分的大小$U/|t|$大于0.8时，由于磁性原子的自旋方向而产生的大的MR效应（其具有大约100%的MR比率的大小）出现，反映了这种自旋极化边缘。
2004-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.CE
Endohedral terthiophene in zigzag carbon nanotubes: Density functional calculations
采用密度泛函方法研究了三噻吩（T3）分子在锯齿形单壁碳纳米管（CNTs）中的包合和包覆。我们认为T3分子内的五个半导体碳纳米管的直径范围从9.6到12.7安。我们的研究结果表明，T3夹杂过程是放热的直径大于9.5埃的碳纳米管。最高的能量增益被发现是2 eV，随着CNT直径的增加而降低。这种显著的稳定效果归因于带正电荷的CNT内部空间，如由其曲率引起的，其能够容纳中性T3分子。T3@CNT系统的能带结构表明，T3在CNT内保持其电子身份，将它们的分子轨道叠加到空CNT能带结构上而没有杂化。我们的结果预言了T3分子所加入的电子态将引起光学效应和激发态的无辐射弛豫。
2006-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Pressure effects on bond lengths and shape of zigzag single-walled carbon nanotubes
我们研究结构参数，即，键长和键角的孤立无帽锯齿形单壁纳米管的详细。键长和键角的确定几个半径管通过使用的理论程序的基础上的螺旋和旋转对称的原子坐标生成，再加上Tersoff势的相互作用能计算。结果表明，锯齿管的结构由两个键长决定。一个键长被发现有一个值等于石墨，而另一个是更大的。此外，管长被发现有显着的影响，只有较大的债券长度在曲折管。在施加压力的情况下，只有较大的粘结长度压缩，另一个粘结长度几乎保持不变。在某一临界压力下，该键长变为等于恒定键长。键长的这种行为不同于扶手椅型管。还进行了关于横截面形状的分析。在较高的压力下，发生从圆形到椭圆形截面的转变。对于（20，0）管，这个转变压力等于2.06GPa。与手征管进行了比较，并观察到键长行为的重要差异。
2008-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Multiple Localized States and Magnetic Orderings in Partially Open Zigzag Carbon Nanotube Superlattices: An Ab Initio Study
利用第一性原理计算，我们研究了部分开放的锯齿形碳纳米管（CNT）超晶格的电磁性质。研究发现，这些超晶格在费米能级附近可以表现出多个局域态，这取决于它们的开放度。更重要的是，某些电子态被限制在结构的某些部分，甚至有特殊的磁序。我们证明，作为一个原则的证明，一些部分开放的锯齿形CNT超晶格本身是巨大的（100%）磁阻器件。此外，局域（和自旋极化）状态以及超晶格的带隙可以进一步调制由外部电场垂直于管轴，和沿管轴的偏置电压可以用来控制两个自旋态的电导。我们相信，这些结果将开辟新的纳米电子和自旋电子器件的生产方式。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fracture resistance of zigzag single walled carbon nanotubes
脆性断裂是单壁碳纳米管在机械载荷作用下的重要失效模式之一。在本文中，锯齿形单壁碳纳米管与预先存在的缺陷的断裂阻力计算断裂力学概念的基础上原子模拟。在有限温度下的不稳定裂纹生长的问题，大概是由晶格捕获效应引起的，是通过计算应变能释放率通过一系列的单壁碳纳米管的位移控制的拉伸载荷（通过移动原子的最外层在一端以恒定的应变速率9.4x10-4/ps）预先存在的各种长度的裂纹状缺陷。应变能释放率，G，计算为（17，0），（28，0）和（35，0）单壁碳纳米管（每个纵横比为4）与预先存在的裂纹长达29.5微米。在三种不同温度（1 K、300 K和500 K）下，将断裂阻力Gc确定为每个管的裂纹长度的函数。观察到Gc对裂纹长度的显著依赖性，这让人联想到宏观尺度下金属的R曲线上升行为：对于锯齿形纳米管，Gc在小长度下随裂纹长度增加，并且如果管直径足够大，则趋于达到恒定值。我们推测晶格陷阱效应在原子尺度上起着裂尖塑性的作用。例如，在300开尔文，当裂纹长度超过20埃时，纵横比为4的（35，0）管的Gc收敛到6焦耳/m2。该值与石墨和硅的断裂韧性相当。随着温度的升高，管的抗断裂性能显著降低。为了研究长度效应，重复计算具有相同的三个手性，但纵横比为8的锯齿形纳米管在1 K。
2015-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of zigzag, armchair and their hybrid quantum dots of graphene and boron-nitride with and without substitution: A DFT study
采用自旋极化密度泛函理论对扶手椅型石墨烯量子点和氮化硼量子点进行了计算，研究了碳/氮化硼取代对这两种量子点电子性质的影响.作为考虑更现实的量子点的第一步，已经考虑了作为Z字形QD和扶手椅QD的组合的量子点。针对GQD和BNQD探索了取代对这些混合量子点的影响，并将这些结果与取代的A-G/BN-QD及其锯齿形类似物的结果进行了比较和对比。我们的工作表明，边缘替代可以发挥重要的工具，同时调整量子点的电子性质。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Interface States in Carbon Nanotube Junctions: Rolling up graphene
研究了碳纳米管分子内非手性管结中界面态的起源。通过将Born-von Karman边界条件应用于扶手椅和扶手椅终止的石墨烯层之间的界面，我们能够解释它们的数量和能量。我们发现，这些界面状态，costumarily归因于拓扑缺陷的存在下，实际上是与锯齿形边缘状态，如那些石墨烯锯齿形纳米带。空间本地化的界面状态被认为是变化很大，并可能延伸到任何一侧的交界处。我们的研究结果给出了一个不寻常的衰减长度测量半导体纳米管结的界面态的另一种解释，并可以进一步测试本地探针光谱。
2009-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Silicon and III-V compound nanotubes: structural and electronic properties
单壁碳纳米管的不寻常的物理性质已经开始寻找其他元素的类似管状结构。在本文中，我们提出了一个理论分析的单壁纳米管的硅和III-V族化合物。从前驱体类石墨烯结构出发，采用第一性原理赝势平面波方法和有限温度从头算分子动力学计算，研究了锯齿形和扶手椅形管的稳定性、能量学和电子结构.我们发现，（n，0）锯齿形和（n，n）扶手椅型硅纳米管，其中n > 6是稳定的，但那些与n < 6可以通过内部或外部吸附的过渡金属元素稳定。这些管中的一些具有磁性基态，导致自旋电子学性质。我们还研究了径向和轴向变形下的纳米管的稳定性。由于径向回复力较弱，稳定的硅纳米管径向较软。未变形的锯齿形纳米管由于曲率效应在6 < n < 11时为金属性的，但在n > 12时开始出现间隙。此外，我们确定了由Si多边形堆叠形成的稳定管状结构。我们发现AlP，GaAs和GAN（8，0）单壁纳米管稳定且半导体。我们的结果进行了比较与单壁碳纳米管。
2005-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Calculations of Electric Capacitance in Carbon and BN Nanotubes, and Zigzag Nanographite (BN, BCN) Ribbons
利用扩展的哈伯德模型和最近邻库仑相互作用研究了锯齿形纳米石墨带的电子态。具有沿两个边缘分离的相反电荷的电子状态类似于纳米电容器。因此，计算使用极化率关系定义的电容以检查纳米功能。我们发现，电容的行为是有很大的不同，这取决于系统是在磁或电荷极化阶段。在磁性相，电容是由边缘状态的存在，而带宽度是小的。随着带状物变得更宽，电容随着系统发展成金属锯齿形纳米管而保持大的量值。当系统对应于半导体纳米管并且系统也处于电荷极化相时，它与宽度的倒数成比例。后一种行为可以通过电荷激发的能隙的存在来理解。BN（BCN）纳米管和带中的电子结构与半导体相似。计算出的电容与正电极和负电极之间的距离成反比。
2005-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
First-principles calculation of electronic polarization of III-V nanotubes
采用第一性原理研究了BN和AlN纳米管及其石墨片在外加电场作用下的电子极化。我们发现锯齿形纳米管的原子极化率随直径的减小而增大，而扶手椅形纳米管的原子极化率随直径的减小而减小。极化的变化与B或Al原子周围的键的外角有关，而与N原子周围的键的外角无关。锯齿形纳米管的极化随着直径的减小而增加，这是由于当它们被缠绕成管状时，外角的大变化引起的。另一方面，键长的减小导致薄扶手椅型纳米管的弱极化。
2008-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Second-harmonic generation and linear electro-optical coefficients of BN nanotubes
采用密度泛函理论，在局域密度近似下，对BN纳米管的二阶非线性光学性质进行了系统的{ \it ab initio}研究。采用了高精度的全电位投影增强波法。具体地，计算了大量的单壁锯齿形、扶手椅形和手性BN纳米管（BN-NT）以及双壁锯齿形（12，0）@（20，0）BN纳米管和单壁锯齿形（12，0）BN-NT束的二次谐波产生系数（$χ_{abc}^{(2)}$）和线性电光系数（$r_{abc}$）。重要的是，与碳纳米管不同，锯齿形和手性BN-NT被发现表现出大的二阶非线性光学行为，其中$χ_{abc}^{(2)}$和$r_{abc}$系数比锌尖晶石和纤锌矿结构中的本体BN大多达30倍，这表明BN-NT是用于非线性光学和光电应用的有前途的材料。虽然在双壁BN-NT束中的壁间相互作用被发现显着降低二阶非线性光学系数，在单壁BN-NT束中的壁间相互作用基本上没有影响的非线性光学性质。在单光子和双光子共振方面，BN-NTs的$χ_{abc}^{(2)}(-2ω,ω,ω)$的光谱中的共振特征与线性光学介电函数$ε(ω)$中的特征密切相关。
2005-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Preferred Synthesis of Armchair Transition Metal Dichalcogenide Nanotubes
Zhejiang University（浙江大学）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；Westlake University（西湖大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Osaka University（大阪大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）；Peking University（北京大学）；Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；The University of Tokyo（东京大学）
本研究通过原位显微镜观察，首次实现了优先手性过渡金属二硫化物纳米管的合成，揭示了锯齿状纳米带向臂状纳米管的转变机制。
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic Properties of TiO$_2$ Nanotubes
模拟了由TiO $_2$（二相）[101]面轧制形成的准一维（1D）TiO纳米结构--单壁纳米管，并利用紧束缚带理论研究了它们的电子性质和键级指数。我们发现，所有的锯齿形（n，0）和扶手椅（n，n）的纳米管是均匀的半导体，和带隙的趋势消失，随着管径减小。结果表明，当纳米管直径大于1 nm时，更容易形成锯齿形（n，0）纳米管结构。TiO $_2$管中的Ti-O共价键是最强的相互作用，而Ti-Ti键则弱得多。
2002-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Exo-hydrogenated Single Wall Carbon Nanotubes
一个广泛的第一性原理研究完全exo-hydrogenated zigzag（n，0）和扶手椅（n，n）单壁碳纳米管（C $_n$ H $_n$），多面体分子，包括立方烷，十二面体，和C $_{60}$ H $_{60}$点的关键差异，在电子和原子结构相关的氢存储和设备的应用。估计C $_n$ H $_n$在（8，8）纳米管的半径内是稳定的，结合能与1/R成正比.将单个氢连接到任何纳米管上总是放热的。发现锯齿形纳米管的氢化比具有类似半径的扶手椅形纳米管更可能。我们的发现可能对选择性功能化和找到一种将相似半径的纳米管彼此分离的方法具有重要意义。
2001-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Vacancies on the Mechanical Properties of Phosphorene Nanotubes
采用密度泛函紧束缚方法研究了单空位和双空位的扶手椅型（AC）和锯齿型（ZZ）磷烯纳米管（PNTs）在单轴拉伸应变下的力学性能、变形和破坏.
2018-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Electronic Properties of Graphdiyne Carbon Nanotubes from Large-Scale DFT Calculations
使用大规模的DFT计算，我们研究了扶手椅和锯齿形石墨二炔纳米管的结构和电子性质作为尺寸的函数。为了深入了解这些属性，我们提出了新的详细计算的结构弛豫能，有效的电子/空穴质量，和尺寸缩放的带隙的大小和手性的函数，使用精确的屏蔽交换DFT计算。这些计算提供了迄今为止最大的石墨二炔纳米管的结构和电子性质的系统评估-高达1，296个原子和23，328个基函数。我们的计算发现，锯齿形石墨二炔纳米管（GDNT）的结构更稳定相比，扶手椅GDNT相同大小。此外，这些大规模的计算使我们能够提出简单的分析公式，以指导未来的实验工作，估计这些独特的纳米管作为手性和直径的函数的基本带隙。虽然扶手椅型和锯齿型GDNT的带隙可以作为尺寸的函数进行调节，但这两种不同手性中的每一种的电导率明显不同。锯齿形GDNT具有更宽的价带和导带，并且预计具有比扶手椅型GDNT更高的电子和空穴迁移率。
2018-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge stability, reconstruction, zero-energy states and magnetism in triangular graphene quantum dots with zigzag edges
我们提出了基于从头计算密度泛函理论的三角形石墨烯量子点锯齿形边缘的稳定性和重构的计算结果。我们表明，虽然重建的五边形-七边形锯齿形边缘结构是更稳定的氢的情况下，理想的锯齿形边缘积极有利于氢钝化。氢钝化后两种结构都存在零能带，但在五边形-七边形锯齿形结构中，零能带的色散较强，导致净磁化强度的损失。
2010-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic properties of double-layer carbon nanotubes
计算了锯齿形和扶手椅形双壁纳米管的电子能谱，并计算了纳米管曲率对电子能谱的影响。我们发现外层是空穴掺杂的内壳层是在不同的费米能级之间的差异，这源于不同的杂化的π轨道。研究了内纳米管相对于外纳米管的位移和旋转。我们发现稳定的扶手椅型DWNTs的半金属特性的内部纳米管的移位和旋转方面。我们预测随着扶手椅型纳米管半径的减小，kF向较大波矢方向移动。
2009-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effects of hydrogen adsorption on single wall carbon nanotubes: Metallic hydrogen decoration
通过第一性原理计算，我们发现碳纳米管的电子结构和原子结构随着氢的化学吸附而发生剧烈的变化。当在半覆盖下均匀地外氢化时，锯齿形纳米管的截面变成字面上的正方形或矩形，并且它们是金属的，在费米能级具有非常高的态密度，而其他异构体可以是绝缘的。对于锯齿形和扶手椅形纳米管，每个碳原子从内部和外部氢化交替产生最稳定的异构体，具有非常弱的曲率依赖性和大的带隙。
2002-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Gate-Defined Quantum Dots on Carbon Nanotubes
我们报道了基于纳米管的量子点结构的实现，该结构使用局部静电门控来产生沿着纳米管串联的单独可控的量子点。静电顶栅在下面的管中产生耗尽区;一对这样的耗尽区定义了量子点。在单个和多个点内，隧道势垒的电阻率以及静电能可以通过栅极电压来调谐。该方法允许在单个管上精确控制多个设备，并作为基于纳米管的电子和量子系统的设计范例。
2005-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic magnetoresistance in small-size carbon nanotubes devices
本文采用标准紧束缚方法，从理论上研究了单壁碳纳米管在弹道输运体系中的磁电阻效应。主要的注意力是针对自旋极化电输运的存在下，无论是轴向或垂直磁场。该方法考虑了塞曼分裂以及尺寸和手性效应。这些因素（连同由于强纳米管/电极耦合而导致的能级的加宽）导致超小SWCNT中Aharonov-Bohm振荡的轮廓的严重修改。其他值得注意的发现是，在平行配置（轴向磁场）的弹道磁导是负（正）扶手椅（半导体锯齿形）纳米管，而在垂直配置的磁阻几乎为零扶手椅和锯齿形单壁碳纳米管。
2006-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Addition Energies of Fullerenes and Nanotubes as Quantum Dots: The Role of Symmetry
利用密度泛函理论计算了富勒烯和封闭单壁碳纳米管形成的量子点的附加能。我们专注于AE频谱中的对称性和振荡之间的连接。在高度对称的富勒烯中，由于大的能级简并和Hund规则，振荡周期很大。对于长的纳米管，AE振荡是四倍的。添加缺陷破坏了管的空间对称性，只留下自旋简并;相应地，四重行为被破坏，留下相当稳健的偶/奇行为。我们用我们的对称性结果来解释最近的实验。[Phys. Rev. Lett. 91，116803（2003）.]
2004-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Electron-RBM Phonon Interaction on Conductance of carbon nanotubes
采用能量分析微扰方法研究了电子-径向呼吸模（RBM）声子相互作用对长金属锯齿形碳纳米管（CNTs）电导率的影响.利用$π$紧束缚表达式的最近邻近似，通过区域折叠法计算了锯齿形碳纳米管的能带结构.计算中采用了两种不同近似的小空心柱体模型来获得RBM频率。计算了电子与$ - $ RBM声子相互作用对锯齿形碳纳米管电导的影响。已经观察到，由于系统中电子注入的吸收或发射，电流是偏置电压的阶跃$ - $样函数。此外，还研究了在低偏压和高偏压下电导与温度的关系。本文提出了一种简单实用的声子谱方法。此外，由于RBM模式决定了CNT的几何形状和结构，因此该方法可用于表征CNT。
2018-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A new lower limit for the bond breaking strains of defect-free carbon nanotubes: Tight binding MD simulation study
应用有序（N）紧束缚分子动力学（TBMD）算法模拟了短（2-2.5 nm）扶手椅型和锯齿型单壁碳纳米管（SWCNTs）的拉伸伸长，没有键断裂或缺陷形成。模拟在高温下重复进行。我们将断裂应变的下限固定为短的SWCNT而没有键断裂或5-7个缺陷形成。在室温下，模拟的（4，4）SWCNT能够承载高达松弛管长度的130%的应变，而没有键断裂或5-7个缺陷形成。该值对于（11，0）SWCNT为127%，对于（17，0）SWCNT为125%，对于（10，10）SWCNT为123%。在无缺陷的短纳米管中，随着纳米管半径的增加，键断裂发生在较低的应变值下，而不管它们的手性如何。当我们把管子加热到更高的温度时，这是真的。键断裂应变值，拉伸强度，杨氏模量的单壁碳纳米管作为温度的函数。无缺陷的锯齿形纳米管具有更高的拉伸强度比扶手的。在弹性限度范围内，无缺陷单壁纳米管的杨氏模量在0.400 TPa左右。在室温和实验可实现的应变值，较薄的管更耐键断裂和锯齿形管扶手椅的。在高温下，虽然抗应变能力下降，但同样的趋势仍然存在。我们观察到随着温度的升高，拉伸强度略有下降。在杨氏模量中也观察到相同的趋势。结果在确定单壁碳纳米管的真实断裂应变方面是重要的。
2013-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Symmetry Crossover and Universal Behaviors in Carbon Nanotube Dots
最近的实验通过碳纳米管的电子输运的动机，我们调查的轨道内和轨道间的库仑相互作用的电导的温度演变的作用。结果表明，这些库仑排斥之间的少量（~10%）的不对称性在有限的温度下，特别是在半填充周围的电导分布基本上变形。阐明了这种热对称交叉的性质。
2009-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Edge Magnetism and Tunable Energy Gaps in Zigzag Graphene Quantum Dots with High Stability
石墨烯是一种半金属，不能直接用作电子或自旋电子器件。我们证明了石墨烯量子点（GQD）可以表现出很强的边缘磁性和可调的能隙，由于局域边缘状态的存在。通过大尺度第一性原理密度泛函理论（DFT）计算和基于模型哈密顿量的详细分析，我们可以发现随着系统尺寸的增加，GQD中的锯齿边缘态变得更强，更局域化。当量子点直径大于4.5 nm时，增强的边缘态沿量子点的边缘诱导强的电子-电子相互作用，最终导致从单畴到边内铁磁和边间反铁磁的磁相变.我们的分析表明，GQD中两个最近邻锯齿形边之间的反铁磁态的边间超交换相互作用比GQD和石墨烯纳米带中两个平行锯齿形边之间的强得多.此外，这种强的和局部的边缘状态也诱导GQD半导体与可调的能隙，主要通过调整系统的大小控制。我们的研究结果表明，量子限制效应，边间超交换（反铁磁），和边内直接交换（铁磁）的相互作用是至关重要的锯齿形GQD在纳米尺度上的电子和磁性。
2017-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of Janus transition metal dichalcogenide nanotubes from first principles
采用第一性原理Kohn-Sham密度泛函理论计算了Janus过渡金属二硫属化物（TMD）纳米管的弹性性质。具体而言，我们进行电子结构模拟，利用循环和螺旋对称性的系统中计算的杨氏模量，泊松比，和扭转模量为27选择扶手椅和锯齿形Janus TMD纳米管在其平衡直径。我们发现，在模量值的以下趋势：MSSe > MSTe > MSeTe，而它们的各向异性相对于扶手椅和锯齿形配置有以下顺序：MSTe > MSeTe > MSSe。通过使用各向同性弹性连续体模型从扭转模量计算剪切模量，并将其与从各向同性关系预测的值进行比较，确认不同组之间的各向异性及其排序。我们还开发了一个模型的Janus TMD纳米管的杨氏模量和扭转模量的线性回归的基础上。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Structural Trends Interpretation of the Metal-to-Semiconductor Transition in Deformed Carbon Nanotubes
通过一个简单的紧束缚模型，从理论上分析了单壁碳纳米管中驱动金属-半导体转变的两种机制。通过考虑简单的结构趋势，结果表明，金属到半导体的转变，可以更容易地诱导在金属锯齿形纳米管比扶手椅型纳米管。此外，它表明，这两种机制的效果，使两个原来等价的子晶格物理上可区分的。
2004-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic and magnetic properties of vacancies in single-walled carbon nanotubes
采用自旋密度泛函方法研究了单壁碳纳米管中单空位和双空位的稳定性和性质。我们研究了四个纳米管中的这些缺陷，扶手椅（6，6）和（8，8）以及锯齿形（10，0）和（14，0），它们的直径分别约为8和11 μ m。我们还研究了不同的缺陷浓度沿管轴增加超晶胞在这个方向上，以便有一个缺陷，每13和26纳米管长度。我们的研究结果表明，在平衡几何与单空位碳纳米管表现出铁磁性的磁矩范围从0.3到0.8 $μ_{\rm B}$。另一方面，具有双空位的碳纳米管由于缺陷周围的完全重构而不表现出磁性，其中所有C原子是三配位的。我们观察到，单空位的存在下并没有显着改变CNT的电子性质，保持其相应的金属或半导体字符。然而，对于双空位，扶手椅型和锯齿型CNT都成为呈现约0.15 eV的能隙的半导体。
2005-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Rabi Waves in Carbon Nanotubes
以碳曲折纳米管中的$σ$ -极化子系统与量子化电磁场相互作用为例，解析地考虑了具有量子比特和链相互作用的多链量子比特系统的QED模型.预言了在常规定态光学实验中，对任何具有强电子-光子相互作用的准一维系统，实验探测到拉比波的可能性。
2010-09-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Bond Lengths of Single-Walled Carbon Nanotubes
计算了单壁碳纳米管（SWNTs）的不同手性（扶手椅型、锯齿型和手性）的键长。我们使用修改后的螺旋和旋转对称性来描述单壁碳纳米管的结构和Tersoff势，以尽量减少这些管的能量。它出现，在一般情况下，需要两个键长获得最小的能量结构，在对比常用的一个键长。键长的差异取决于手性和非手性管的半径。值得注意的是，即使是一个小的偏离之字形或扶手椅字符导致有趣的行为的键长。直径的减小是造成非手性纳米管的键长不同的原因。我们还计算了静水压力下的键长。在压力下计算扶手椅型单壁纳米管的键长的行为表明，与较短的键长相比，较大的键长随压力减小得更快。在某个临界压力下（取决于管的半径），两个键长变得彼此相等，在该临界压力以上将它们的差反转。我们建议可以利用这种行为来实验确定碳纳米管的手性和半径，例如通过观察两种不同键长的典型模式的存在和消失。这种变化只发生在几个GPa的压力范围内。
2006-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of SiC nanotubes: A systematic $\textit{ab initio}$ study
研究了单壁锯齿型[（3，0），（4，0），（5，0），（6，0），（8，0），（9，0），（12，0），（16，0），（20，0），（24，0）]，扶手椅型[（3，3），（4，4），（5，5），（8，8），（12，12），（15，15）]和手性[（4，2），（6，2），（8，4），（10，4）] SiC-NTs以及单层蜂窝状SiC片的密度泛函理论计算结果表明，该方法具有较好的计算精度。结果表明，除了（3，0）和（4，0）Z形管为金属管外，其余SiC纳米管均为半导体管。此外，锯齿形SiC-NT的带隙是直接的，可以通过减小直径（$D$）从SiC片的带隙减小到零，尽管对于所有直径大于~20 μ m $ $的SiC纳米管的带隙几乎与直径无关。对于平行于管轴的电场（$E\parallel \hat{z}$），在低能区（0~6 eV）中，所有具有中等直径的SiC-NT（例如，$D$ $>$ 8 μ $ $）的$ε''$由在~3 eV处的单个明显峰组成。然而，对于小直径的SiC纳米管，例如（4，2）、（4，4）SiC-NT，$ε''$光谱确实明显偏离这种一般行为。在高能区（从6 eV以上），所有SiC-NT的$ε''$均表现出以~7 eV为中心的宽峰。对于垂直于管轴的电场（$E\perp \hat{z}$），除了（4，4）、（3，0）和（4，0）纳米管之外的所有SiC-NT的$ε''$光谱在低能…
2007-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Rabi Waves in Carbon Nanotubes - Experiment
拉比波已被实验记录的第一次通过拉曼散射研究锯齿形纳米管，产生的高能离子束改性天然金刚石单晶。在拉曼光谱实验中首次发现了反铁电自旋波共振。拉曼光谱随激光激发波的传播方向发生了质和量的变化。
2010-09-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electronic properties of NiCl$_2$ tubular nanostructures
构建了由CdCl_2型结构的NiCl_2块体经（100）层轧制而成的锯齿形（n，0）和扶手椅形（n，n）NiCl_2纳米管（n = 4 - 29）的原子模型，并利用紧束缚带理论研究了它们的电子性质和键指数.计算结果表明，所有考虑的纳米管在非磁性状态是均匀的金属类。费米能级的态密度包含了Ni 3d态的相当大的贡献，其值取决于原子的组态和管的直径。在NiCl_2管中发现了Ni-Cl共价键，而Ni-Ni和Cl-Cl共价键几乎不存在。根据我们的估计，锯齿形（n，0）的NiCl 2纳米管是更有利的能量。
2003-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Twisting Carbon Nanotubes: A Molecular Dynamics Study
我们用原子分子动力学方法模拟了碳纳米管的扭曲。计算了不同几何形状纳米管的单位长度的极限扭转角和变形能。结果表明，大管较难扭转，而小管具有较高的极限扭转比。对于多壁纳米管，锯齿形管比扶手椅形管能够承受更大的变形。我们观察了扭转过程中的表面变化。在断裂之前观察到结构缺陷的形成。
2009-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and mechanical properties of Nitrogen doped (6,1) single walled carbon nanotube (SWCNT)from first-principles DFT and Molecular Dynamics approach
本文采用第一性原理和分子动力学模拟方法对氮掺杂的（6，1）单壁碳纳米管的电子和力学性质进行了研究。沿Z字形（zz）和扶手椅（ac）方向对SWCNT进行示意性N掺杂。扶手椅掺杂被认为是平行于管轴，而锯齿形是沿着垂直于管轴的横截面。在掺杂模式（zz和ac）中，我们观察到偶数N掺杂和奇数N掺杂的电子性质的变化。为了研究力学性能，我们采用从头算MD模拟。我们报告的拉伸响应的管上的掺杂剂浓度和掺杂图案的依赖性。单一N-掺杂的系统显示出增强的拉伸应力相比，原始的单壁碳纳米管的55%。而所有N掺杂体系的杨氏模量的变化几乎不变。
2021-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic response and bandstructure modulation of carbon nanotubes in a transverse electrical field
在单轨道紧束缚模型下研究了均匀横场中碳纳米管的电子性质。对于掺杂的纳米管，介电函数不仅依赖于管的对称性，而且还依赖于半径和费米能级位置。带隙打开/关闭的锯齿形管的预测，而它被发现，扶手椅管总是保持金属，这是解释了它们的配置的对称性。这两种类型的能带结构大大修改时，场强是足够大的混合相邻的子带。
2002-12-19 cond-mat.mtrl-sci
A systematic ab-initio study of curvature effects in carbon nanotubes
通过第一性原理计算，研究了曲率对锯齿形纳米管几何参数、能量和电子结构的影响。计算得到的曲率能与半径的平方成反比，与经典弹性理论符合得很好。发现带隙随半径的变化不同于基于区域折叠石墨烯带的简单规则。详细讨论了小纳米管的带隙值的紧束缚和第一性原理计算之间的巨大差异。
2002-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Binding energies and electronic structures of adsorbed titanium chains on carbon nanotubes
利用第一性原理方法研究了金属（Ti，Al，Au）链吸附在单壁碳纳米管（SWNT）上的结合能和电子结构。我们的计算表明，钛在能量上比金和铝更有利于在各种单壁碳纳米管上形成连续链。钛和碳纳米管之间的相互作用显着修改周围的费米能的Z字形和扶手椅管的电子结构。来自钛链的离域3d电子在半导体管的带隙区域产生额外的状态，将它们转化为金属。
2002-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Modeling and characterizing single-walled carbon nanotubes by pressure probe
我们比较了三种未封端的单壁碳纳米管在环境条件下和静水压力下的平衡结构中的键长、截面形状和体积模量的行为。数值计算结果表明，两个键长可以完全描述非手性单壁碳纳米管的结构，而手性单壁碳纳米管的结构只需要一个键长。在扶手椅型管中，一个键长大于石墨化值，而在锯齿型管中，一个键长为常数。这些键长对管半径非常敏感。在手性管中，键长的值被发现依赖于手性和轻微的管半径。这些键长的不同的响应被发现在施加压力。在某一临界压力下，非手性管中两个键长变得相等。关于纳米管的横截面形状和它的压力依赖性的分析也已经完成。发生从圆形到椭圆形的形状过渡。在这个转变，键长的行为被发现是不同的，并依赖于管的手性。手征角介于锯齿形和扶手椅形管之间的手征管具有最显著的手征效应。因此，我们表明，压力是一个有用的探针来表征各种碳纳米管。
2008-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Tunable adsorption on carbon nanotubes
我们从第一性原理出发研究了单原子氢和铝在单壁碳纳米管上的吸附。吸附是放热的，并且相关的结合能与锯齿形管的半径成反比。我们发现，单原子的吸附和相关性质可以连续和可逆地修改外部径向变形。随着径向变形量的增加，变形管高曲率处的结合能增加。曲率和径向变形的影响取决于管的手征性。
2001-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Computer Modeling of Electronic Properties of Scroll-like V2O5-based Nanotubes
构建了V2 O 5单层（010）轧制形成的各种形貌（圆柱形或涡旋形）的准一维钒氧化物纳米结构-纳米管的原子模型，并利用紧束缚带理论研究了它们的电子性质.与具有约2.5-2.7 eV的带隙的均匀半导体的圆柱形锯齿形（n，0）和扶手椅（n，n）状纳米管相比，涡旋状管的带隙根据管的原子构型和壁间距离而显著趋于消失（高达约0.1 eV）。
2003-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative calculations of the excitonic energy spectra of semiconducting single-walled carbon nanotubes within a $π$-electron model
利用适合于$π$共轭聚合物（PCPs）的库仑相关参数和通过拟合三个锯齿形半导体单壁碳纳米管（S-SWCNT）的能谱而得到的最近邻跳跃积分，我们能够定量地确定29个S-SWCNT的激子能量和激子结合能，该半经验$π$电子哈密顿量已被广泛用于PCPs。我们的工作确立了PCP和S-SWCNT之间存在深刻和根本的关系。
2006-06-02 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Study of Work Functions of Single Wall Carbon Nanotubes
我们对单壁碳纳米管的功函数进行了第一性原理计算。对于I类管（D > 1 nm），功函数位于窄分布（~0.1 eV）内，并且没有显示出显著的手性或直径依赖性。对于Ⅱ类管（D < 1 nm），功函数随管径的增大而变化，扶手椅型管的功函数随管径的增大而单调减小，而锯齿型管的功函数随管径的增大而单调减小。表面偶极子和杂交效应被证明是负责所观察到的功函数的变化。
2005-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Endohedral Impurities in Carbon Nanotubes
提出了一个包含赝Jahn-Teller杂质耦合的Anderson模型的推广，用于描述碳纳米管中的内面杂质的畸变。用平均场论处理畸变，当电子振动耦合强度g超过一个临界值g $_c$时，发现了自发轴对称破缺。发现破缺态的有效势具有O（2）对称性，与数值计算结果一致。对于金属锯齿形纳米管内掺杂过渡金属在稀极限，系统的低能量性能可能会显示双通道近藤行为，然而，强烈的电子振动耦合被认为是指数抑制近藤能量标度。
2002-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Electric capacitance as nanocondensers in zigzag nanographite ribbons
利用扩展的哈伯德模型和最近邻库仑相互作用研究了锯齿形纳米石墨带的电子态。最近的库仑相互作用使电子态稳定，相反的电荷沿着两个边缘分离和局部化。这种状态类似于纳米冷凝器。因此，电容，使用极化率的关系定义，计算检查纳米功能。我们发现，电容的行为是有很大的不同，这取决于系统是在磁或电荷极化阶段。在磁性相，电容是由边缘状态的存在，而带宽度是小的。随着带状物变得更宽，电容随着系统发展成金属锯齿形纳米管而保持大的量值。当系统对应于半导体纳米管并且系统也处于电荷极化相时，它与宽度的倒数成比例。后一种行为可以通过电荷激发的能隙的存在来理解。
2005-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Tuning of energy levels and optical properties of graphene quantum dots
利用紧束缚方法对锯齿形和扶手椅形六边形石墨烯量子点的磁性能级和光学性质进行了理论研究。在没有磁场的情况下，锯齿形量子点出现了一个新的零能量束缚边态。随着磁场的增加，量子点的磁能级呈现出Hofstadter-butterfly谱，并接近二维石墨烯的朗道能级。光学性质由边缘的大小、类型和外部磁场调节。
2008-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantitative magnetic force microscopy on permalloy dots using an iron filled carbon nanotube probe
我们的特点是一种新的磁力显微镜（MFM）探头的基础上，铁填充的碳纳米管（FeCNT）使用磁共振成像坡莫合金（Py）磁盘饱和在高磁场垂直于磁盘平面。通过将FeCNT探针描述为在其尖端具有单个磁致伸缩器，其有效磁荷由碳纳米管中包裹的铁丝的直径和其饱和磁化强度4 πM_s ~ 2.2 x 10^4 G确定，精确地模拟了实验数据。磁致伸缩探针能够定量测量样品表面附近的磁场梯度。横向分辨率由铁丝的直径~15 nm和探针-样品分离来定义。作为示范，磁场梯度接近的域和涡旋状态的Py点的表面成像。
2010-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-nuclear interaction in 13C nanotube double quantum dots
对于相干电子自旋，与主体材料中的原子核的超精细耦合可以是不需要的自旋退相干的主要来源，或者如果有效控制，则可以是允许存储和检索量子信息的资源。为了研究可控核环境对受限电子自旋演化的影响，我们制备并测量了具有集成电荷传感器的栅极定义的双量子点，该电荷传感器由单壁碳纳米管制成，其中大多数零核自旋12 C原子中具有可变浓度的13 C（核自旋I= 12）。使用天然丰度（~ 1%）的13 C的甲烷生长的双点器件中的自旋敏感的运输进行了比较，与使用增强的（~99%）浓度的13 C生长的类似器件。我们观察到强烈的同位素效应在自旋阻塞运输，并从外部磁场的依赖性，估计超精细耦合在13 C纳米管的数量级为100微电子伏特，两个数量级大于理论预期。13 C增强纳米管是一种有趣的新系统，用于基于自旋的量子信息处理和存储器，其原子核与栅极控制的电子强耦合，与衬底中的原子核不同，自然地被限制在一维，缺乏四极耦合，并且具有从每个电子小于1到10^5的容易控制的浓度。
2008-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality-Dependent Growth Rate of Carbon Nanotubes - A Theoretical Study
我们考虑几何约束的碳原子的边缘生长的纳米管。管的生长是通过悬挂键从扶手椅形转变为锯齿形，反之亦然。我们发现，生长速率取决于边缘结构（手性），悬挂键转换的能量障碍，和生长温度。计算的手性分布来自这个最低限度的理论显示出令人惊讶的良好协议与实验。我们的想法意味着碳纳米管的手性分布可以通过外部参数的影响。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the Mechanical Properties of Popgraphene-based Nanotubes: a Reactive Molecular Dynamics Study
碳基管状材料在未来的电子和光电子器件应用中引起了极大的兴趣。在这项工作中，我们计算研究了从popgraphene（PopNTs）产生的纳米管的机械性能。Popgraphene是由$5-8-5$环组成的2D碳同素异形体。我们进行了完全原子反应（ReaxFF）分子动力学PopNTs的不同手性（$(n,0)$和$(0,n)$）和/或直径和在不同的温度（从300至1200 K）。结果表明，该管是热稳定的（至少高达1200 K）。所有管呈现出准线性行为的应力/应变曲线，随后是应力值的突然下降。有趣的是，扶手椅样PopNT（$(0,n)$）可以承受更高的应变负荷断裂前相比，像橡皮筋一样的（$(n,0)$）。此外，得到的杨氏模量（$Y_{Mod}$）（750-900 GPa）和极限强度（$σ_{US}$）（120-150 GPa）值类似于常规扶手椅和锯齿形碳纳米管所报道的值。PopNT获得的$Y_{Mod}$值与温度无关。虽然$(0,n)$的$σ_{US}$值显示出与温度的准线性相关性，但$(n,0)$没有表现出明显的趋势。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
