Polymer morphology and interfacial charge transfer dominate over energy-dependent scattering in organic-inorganic thermoelectrics
混合（有机-无机）材料已成为一类有前途的热电材料，其功率因数超过任何一种成分。这种增强的机制仍在争论中，并且已经证明很难确定潜在的物理学。在这项工作中，我们结合传输测量与理论模拟和第一性原理计算上的一个原型PEDOT：PSS-Te（铜）纳米线混合材料系统，了解模板和电荷重新分配的热电性能的影响。此外，我们应用最近开发的康-斯奈德电荷传输模型表明，在混合系统中的空穴的散射，定义的能量依赖性散射参数，保持相同的主体聚合物基体中的性能，而不是由聚合物形态表现在一个能量无关的传输系数。我们建立在这种语言来解释热电行为的各种PEDOT和P3 HT为基础的混合作为指导未来的工作在多相材料。
2018-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ab initio calculations of the optical absorption spectra of C60-conjugated polymer hybrids
采用线性标度密度泛函理论（LS-DFT）计算了共轭聚合物聚对苯撑（PPP）和聚对苯撑乙烯撑（PPV）与C_（60）杂化物的吸收光谱。使用LS形式主义允许在具有现实比例的C60的大型系统上进行计算，C60对于在光化学中使用此类材料一直是感兴趣的。两种不同的键合结构进行测试的混合PPP和两个系统的额外的峰存在于吸收光谱低于原始的吸收开始。通过识别相关跃迁中涉及的本征态，形成加权密度差，证明了聚合物链和C60之间的电荷转移，与实验一致。对于混合PPV，在吸收光谱中没有观察到额外的峰。
2013-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Nonvolatile memory effects in hybrid devices of few-layer graphene and ferroelectric polymer films
我们报告的制造和电气特性的少层石墨烯（FLG）设备涂有铁电聚合物层的聚（偏二氟乙烯/三氟乙烯）[P（VDF/TrFE）]。在浮动条件下观察到高度稳定和可靠的电阻变化，这取决于预先施加的背栅电压。混合FLG-P（VDF/TrFE）器件中的非易失性存储器功能归因于由P（VDF/TrFE）层的铁电极化引起的反射电场。
2009-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Polymer-Garnet Materials for All-Solid-State Energy Storage Devices
包含嵌入有石榴石颗粒的聚合物-离子盐基质的混合电解质材料构成了用于实现全固态电池的一类有前景的材料。除了为当前液体电解质固有的安全问题提供解决方案之外，混合聚合物电解质还提供优于其他固态电解质的优点。这是因为它们的功能特性，如离子导电性、电化学稳定性、机械和热特性，可以通过独立优化组成材料的特性来定制特定的应用。从而，提供了一种合理的方法来解决目前阻止固态电解质实际应用到电池装置中的瓶颈。这篇综述首先对固态电解质进行了调查，重点是它们的材料和离子传输限制。接下来，我们总结了目前对复合聚合物电解质（CPE）中传输机制的理解，目的是确定进一步改善其性能的材料解决方案。该综述的总体目标是促进对这些混合结构的研究兴趣，以快速推进未来全固态电池器件的开发。
2021-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Low-defectiveness exfoliation of MoS2 nanoparticles and their embedment in hybrid light-emitting polymer nanofibers
二硫化钼（MoS 2）因其独特的光学、电学和力学性能而备受关注。在这里，我们展示了混合，有机-无机发光纳米纤维的基础上获得通过一个简单而廉价的超声处理过程中N-甲基-2-吡咯烷酮的二硫化钼纳米粒子掺杂剂，并成功地封装在聚合物长丝。发现缺陷保持低，并保持化学计量，通过实施，温和的剥离方法，允许生产的二硫化钼纳米粒子。如此获得的混杂纤维是光滑的、均匀的、无瑕疵的，并且表现出明亮且连续的光发射。此外，它们显示出沿其纵轴波导自发射光的显著能力。这些研究结果表明，使用温和的剥离方法实现的发射MoS 2纤维作为新型和非常有前途的光学材料，用于构建传感表面和作为光子电路的组件。
2018-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Self-Assembly of Core-Shell Hybrid Nanoparticles by Directional Crystallization of Grafted Polymers
本研究通过将可结晶聚合物接枝到SiO₂纳米颗粒上，利用配体定向结晶驱动自组装，两步形成核壳杂化纳米结构，揭示了配体在构建复杂杂化材料中的关键作用。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polymer-based black phosphorus (bP) hybrid materials by in situ radical polymerization: an effective tool to exfoliate bP and stabilize bP nanoflakes
黑磷（bP）最近被研究用于下一代纳米电子多功能器件。然而，剥离的bP（bP纳米片）对水分和空气的固有不稳定性到目前为止已经掩盖了其实际实施。为了有助于填补这一空白，我们在这里报道了新的混合聚合物基材料的制备，其中bP纳米片表现出显着改善的稳定性。新材料已通过不同的合成途径制备，包括：i）常规液相剥离的bP（在DMSO中）与PMMA溶液的混合; ii）bP在聚合物溶液中的直接剥离; iii）在液体单体（甲基丙烯酸甲酯，MMA）中剥离bP之后的原位自由基聚合。这最后一种方法涉及的制备稳定的悬浮液的bPn-MMA的超声辅助液相剥离（LPE）的bP在MMA的存在下，然后通过自由基聚合。的混合动力车的特性进行了比较，以评估的bP的分散和有效性的bPn的界面相互作用的聚合物链，旨在其长期的环境稳定。当杂化材料通过原位聚合制备时，bPn的钝化结果特别有效。通过使用这种合成方法，即使具有分散梯度（聚集体的尺寸），纳米片也能保持其化学结构不被氧化（如拉曼和31 P-固态NMR研究所证明的），并且对空气和UV光暴露特别稳定。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular-Level Switching of Polymer/Nanocrystal Non-Covalent Interactions and Application in Hybrid Solar Cells
共轭聚合物与胶体无机半导体纳米晶共混得到的杂化复合材料被认为是一种有吸引力的光电活性物质。在这里，我们表明，定制的表面化学允许施加控制的非共价键和有机和无机成分之间的电子相互作用。有机配体的侧基部分在表面上不仅赋予胶体稳定性，同时阻碍电荷分离和传输，而且在从共混物溶液形成过程中极大地影响混合复合材料的形态。我们的方法的光伏应用的相关性被证明为基于聚（3-己基噻吩）和PbS纳米晶体的复合材料，被认为是不充分的提交本手稿之前，这使得制造的混合型太阳能电池显示功率转换效率达到3%。在（准）稳态和时间分辨分析的光诱导过程中的纳米复合材料和它们的有机和无机成分，我们确定，电子转移发生在混合界面产生长寿命的分离的载流子，而界面空穴转移出现缓慢。在这里，我们提供了一个可靠的替代方案，旨在通过在分子水平上通过配体的侧基部分作用来控制聚合物/纳米复合材料的宏观光电性能，从而为高效的溶液处理混合太阳能电池开辟了新的可能性。
2015-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Concerning the stability of hybrid biexcitons in organic polymer aggregates
Frenkel激子是有机半导体中的主要光激发，并且最终负责这种材料的光学性质。它们还被预测形成\emph{bound}激子对，称为双激子，这是在广泛的物理过程中的必然中间体。一般来说，我们认为束缚态产生于吸引相互作用。然而，在这里，我们报告我们最近的理论分析预测形成稳定的双激子状态的共轭聚合物材料所产生的吸引力和排斥力的相互作用。我们发现，在J-聚集体系统中，JJ-双激子可以产生从排斥偶极相互作用的能量$E_{JJ}> 2E_J$，而在H-聚集体，HH-双激子态$E_{HH} < 2E_H$对应的吸引偶极激子/激子相互作用。这些预测证实了使用超快双量子相干性光谱的PBTTT材料，表现出J-和H-类激子行为。
2022-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Nanowire-Intensified MEF in Hybrid Polymer-Plasmonic Electrospun Filaments
混合聚合物-等离子体纳米结构可以将来自金属纳米颗粒的局部场的高增强与亚波长电介质结构中的光限制和长程输运相结合。在这里，我们报告的复杂行为的荧光团耦合到聚合物纳米线内的Au纳米粒子，其特点是局部金属增强荧光（MEF）与传统结构相比，具有独特的特性。当颗粒置于有机丝中时，增强效果相对于相当厚度的薄膜显著更高，因此突出了MEF效果的特定的、与纤维相关的增强。在电介质纳米线的限制体积的依赖性也被证明，与MEF显着增加后，减少线直径。这些发现是合理的有限元模拟，预测嵌入在纤维中的荧光团的量子产率的位置依赖性增强。整体平均荧光增强的计算揭示了强烈增强嵌入的金属颗粒的直径的两倍大小的结构的整体发射强度的可能性。这些新的具有局部增强发射的混合荧光系统，以及与它们相关的一般纳米线增强MEF效应，对于开发具有高效率和通过MEMS网络相互耦合的纳米级发光器件、高灵敏度光学传感器和新型激光器架构是高度相关的。
2018-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Thermoreversible Associating Polymer Networks: I. Interplay of Thermodynamics, Chemical Kinetics, and Polymer Physics
混合分子动力学/蒙特卡罗模拟用于研究非缠结的热可逆缔合超分子聚合物的熔体。在这一系列论文的第一篇中，我们描述并验证了一个模型，该模型有效地分离了热力学和化学动力学对这些系统的动力学和力学的影响，并且可扩展到任意非平衡状态和非线性力学性质。我们研究了模型的静态（和非均相）动力学，非平衡化学动力学和机械性能。我们的许多结果可以理解为从扩散限制到动力学限制的粘键复合的交叉，这既影响聚合物物理，也受其影响。e.父链的连通性。
2009-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Wafer-scale fabrication of mesoporous silicon functionalized with electrically conductive polymers
本文提出低阈值可扩展的合成路线，在介孔硅中电化学合成PANI、PPy、PEDOT复合材料及通过固相聚合制备PEDOT/pSi杂化材料，实现74%填充度并使电导率提高两倍，展现出热电应用潜力。
2024-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spatial modeling of the 3D morphology of hybrid polymer-ZnO solar cells, based on electron tomography data
一个空间随机模型的开发，它描述了复合材料的三维纳米形态，是两种不同的（有机和无机）固相的混合物。这样的材料例如用于混合聚合物氧化锌太阳能电池的光活性层中。该模型基于随机几何和空间统计学的思想。它的参数被拟合到由电子层析成像（ET）获得的图像数据，其中自适应阈值和随机分割已被用来表示所考虑的ET数据的重叠领域的工会的形态特征。它们的中点是由一堆2D点过程与适当选择的相关结构，而移动平均过程是用来添加球体的半径。通过比较真实数据和模拟数据的物理相关特性，如激子猝灭的效率，验证了该模型，激子猝灭的效率对于电荷的产生及其向电极的传输非常重要。
2011-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft stat.AP
Probing the carrier dynamics of polymer composites with single and hybrid carbon nanotube fillers for improved thermoelectric performance
碳纳米管（CNT）在聚合物基质中的掺入为先进热电（TE）复合材料的开发提供了一个很好的平台。多年来，已经研究了几种CNT/聚合物复合材料配方，以最大限度地提高TE性能。同时，一些研究集中在CNT本身内的带电激子的衰减动力学和由此衍生的结构，旨在研究自由载流子的寿命和相应的复合过程。后一种物理现象在各种类型的能量转换和清除材料的性能中起着至关重要的作用。然而，到目前为止，还没有系统的研究组合的TE参数和关键的载流子动力学CNT内含有TE聚合物复合材料。在此，通过小规模熔融混合制备了基于聚碳酸酯（PC）和聚醚醚酮（PEEK）聚合物基体的具有单一和混杂CNT填料的各种复合材料。在相同的负载量下，与使用混合填料系统相比，在PC中添加单一填料导致更高的塞贝克系数和相似的电导率。相比之下，在PEEK复合材料中使用混合填料系统，可以达到比单一填料复合材料更高的功率因数。此外，利用超快激光时间分辨瞬态吸收光谱（TAS）研究了PC基复合材料的激子寿命和TE薄膜中自由载流子输运的物理起源。这项研究的结果揭示了有趣的TE参数和获得的载流子动力学之间的联系。
2022-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hybrid functional analysis of porous coordination polymers Cu[Cu(pdt)$_{2}$] and Cu[Ni(pdt)$_{2}$]
对两种多孔配位聚合物Cu[Cu（pdt）$ _{2} $ ]和Cu[Ni（pdt）$ _{2} $ ]进行了从头算研究。利用PBE 0杂化泛函得到了色散关系和偏态密度。结果表明，所研究的材料是简并的$p$型半导体。在这里，部分自相互作用去除的效果强相关的3 $d$电子的Cu和Ni进行了检查。在含铜材料的情况下，所得到的结果证实，3 $d$电子的铜显示强相关性，因此，它们的电子性质可以通过一个混合功能的交换相关能量进行评估。我们还得到了准粒子性质内的格林函数（G 0 W 0）和Bethe-Salpeter方法。最后一个是用来研究简并半导体中的激子性质。介电函数的虚部是在随机相位近似以及Bethe-Salpeter方法内获得的。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photothermomechanicaly Efficient, Low-Cost, High-Cycle-Life, Hybrid MXene-Polymer Actuators
提出以 MXene 替代增强纳米颗粒的三层聚合物致动器 MPTAs，实现低功耗、高弯曲输出、千次无疲劳循环与低成本，并演示花朵、并联操纵器和软体夹持器应用。
2025-08-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hybrid 2D Black Phosphorus/Polymer Materials: New Platforms for Device Fabrication
包含嵌入聚合物基质中的2D填料的混合材料是几种应用的有趣平台，因为填料在纳米级分散时可以赋予聚合物基质多种性质。此外，两者之间的相互作用可能会产生新的特性。到目前为止，这些材料的本体性质已经被研究，特别是关注填料如何改变聚合物基体的性质。在这里，我们提出了一个完全改变的角度，通过使用混合纳米复合材料作为一个平台，适合工程师的填料的性能，并利用其在制造设备的潜力。作为新方法的多功能性和潜力的概念的证明，我们应用这种方法通过其在聚（甲基丙烯酸甲酯）中的分散来制备黑磷纳米复合材料。黑磷是一种非常有趣的二维材料，其应用迄今为止受到其对氧气和水的非常高的反应性的限制。在这方面，我们表明，电子级黑磷薄片，已经嵌入在一个保护矩阵，因为他们从散装材料剥离，被赋予显着增加的稳定性，并可以进一步加工成设备，而不会降低其性能。
2018-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electrospun Conjugated Polymer/Fullerene Hybrid Fibers: Photoactive Blends, Conductivity through Tunnelling-AFM, Light-Scattering, and Perspective for Their Use in Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells
采用静电纺丝法制备了基于MEH-PPV/PVP/PCBM的共轭聚合物/富勒烯杂化纤维，并通过扫描电子显微镜、原子力和侧向力、隧道效应、共聚焦显微镜、衰减全反射傅里叶变换红外光谱、光致发光量子产率和空间分辨荧光等手段对其性能进行了表征。突出的特征包括所实现的纤维的带状形状，以及作为太阳能电池器件中异质活性层模板的网络的持久性。一组有利的特性证明，以这种方式在均匀的电荷传输行为和形成的有效界面的光生激子的扩散和解离。表现出纳米纤维垫的特定光散射性质的有机长丝与光的相互作用也可能有助于将入射辐射散布在活性层上，从而潜在地增强光伏性能。该方法可应用于其他电子给体-电子受体材料系统，用于制造通过嵌入共轭聚合物和富勒烯化合物的纳米纤维形态增强的太阳能电池器件。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Precision Thermo-Welding of Polymer Microspheres into Periodically Organized, Hybrid, Mechanically Rollable Coupled-Resonator Optical Waveguides
本研究通过热焊接聚合物微球构建周期性耦合谐振器光波导，实现多荧光内聚单元与双向光传输，为低成本集成光子器件提供新途径。
2025-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Metal-polymer hybrid chemiresistive sensor for low concentration fast hydrogen detection
低浓度氢气检测在空间应用以及医疗应用中都是至关重要的。这对于安全处理爆炸极限以下的氢气也至关重要。在这里，我们报告了一种新的混合Pd金属聚合物化学电阻传感器，可以感测0.5%的氢气（$H_2$）的气体在环境条件下的温度和压力的最高报告的灵敏度（$\sim$ 30%）较早获得的物理沉积技术，使其成为一个非常好的传感器，为现实生活中的低浓度氢气检测。该传感器易于制造，对于商业应用来说也非常具有成本效益。所获得的混合化学电阻传感器包括由稳定剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的氧原子和氮原子结合的钯（Pd）纳米晶体，其生长在自组装单层的顶部上。该异常的上升时间常数被认为是由于氢在钯的（111）表面的加载（这是一个非常快的过程）和随后的H原子从表面快速扩散到体中引起的。通过UV-臭氧清洁来增加可用位点的数量的努力导致了由于氧气对可用位点的毒害而导致的感测装置的劣化。
2020-11-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
PFO-BPy Solubilizers for SWNTs: Modelling of Polymers from Oligomers
单壁碳纳米管（SWNTs）由于其优异的物理性能，嵌入有机聚合物中（聚合物-SWNTs杂化体系）是一种很有前途的有机光伏（OPV）材料。在SWNT分选和解束步骤中，已经使用聚合物如9，9-二辛基芴基-2，7-二基和联吡啶的共聚物（PFO-BPy）作为增溶剂。然而，建模聚合物-单壁碳纳米管混合系统，我们必须首先确定所需的最小的低聚物，以充分描述聚合物的电子和光学吸收特性。为此，我们使用时间依赖性密度泛函理论（TDDFT）来使用PFO-BPy和Py-PFO-Py结构单元的单体、二聚体和三聚体对PFO-BPy聚合物进行建模，还将其与无限长聚合物进行比较。我们发现Py-PFO-Py单体，具有缩短的侧链，已经在TDDFT的预期精度内描述了PFO-BPy聚合物。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Study of Diketo-Pyrrolo-Pyrrole Polymers for Photovoltaic Applications
采用密度泛函理论和杂化泛函B3 LYP方法，研究了含二酮基吡咯并吡咯（DPP）结构单元的聚合物的电子性质.我们注意到，所研究的一些聚合物具有类似于C70-PCBM的LUCO能量，甚至更低，使它们成为有机光伏器件中电子输运的有希望的候选者。预测DPP的均聚物具有约1.2 eV的带隙，并显示出良好的导带色散。
2009-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Interface Modeling of Perovskite Polymer Heterostructures for Enhanced Charge Transfer Efficiency in Hybrid Photovoltaic Materials
Sabanci University（萨班哲大学）
本研究通过DFT分析揭示了钙钛矿聚合物异质界面中表面终止对电荷传输的影响，发现PbI终止界面具有更强的电子耦合和电荷传输效率。
2025-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Numerical calculation of free-energy barriers for entangled polymer nucleation
用粗粒模型研究了缠结聚合物从熔体中的结晶过程。使用混合蒙特卡罗模拟使我们能够探测长聚合物链的行为。我们确定了一个中心对称的本地序参量和计算的成核自由能垒在相对较高的过冷度与自适应偏置窗口伞采样固体状珠。我们的研究结果表明，临界核的大小和高度的自由能垒不显着依赖于聚合物的分子量，但是，成核速率随分子量的增加而降低。此外，临界核的组成的分析表明，分子内的成核簇的生长并没有显着的结晶为该系统作出贡献。
2020-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
An Event-Driven Hybrid Molecular Dynamics and Direct Simulation Monte Carlo Algorithm
提出了一种新的随机事件驱动分子动力学（SEDMD）算法，用于模拟高分子链在溶剂中的悬浮过程。该聚合物被表示为由方井束缚的硬球链，并与具有硬核势的溶剂颗粒相互作用。该算法采用事件驱动的分子动力学（EDMD）的模拟的聚合物链和链珠和周围的溶剂颗粒之间的相互作用。溶剂粒子本身之间的相互作用不像事件驱动算法那样被确定性地处理，而是使用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法随机确定溶剂中的动量和能量交换。溶剂和溶质之间的耦合始终表示在粒子水平上，然而，与溶剂和溶质的全MD模拟不同，溶剂的空间结构被忽略。该算法进行了详细描述，并应用于研究的动力学的聚合物链拴在一个硬墙进行均匀剪切。该算法密切再现完整的MD模拟两个数量级更高的效率。结果不确认存在的周期性（循环）运动的聚合物链。
2007-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Graphene-Ferroelectric Hybrid Structure for Flexible Transparent Electrodes
石墨烯具有优异的光学、机械和电学性能，使其成为新型光电子学、光子学和柔性透明电极应用的新兴材料。然而，石墨烯的相对高的薄层电阻是许多这些应用的主要限制。在这里，我们提出了一种使用非挥发性铁电聚合物门控在大规模CVD单层石墨烯中实现低薄层电阻的新方法。在这种混合结构中，大规模石墨烯被非挥发性铁电偶极子重掺杂至高达3{ \times } × 1013 cm-2，在环境条件下产生120 Ω{ \Box }的低薄层电阻。石墨烯-铁电透明导体（GFeTC）由于铁电聚合物的高度透明性质而表现出从可见光到近红外范围的大于95%的透射率。结合其优异的机械柔性、化学惰性和铁电聚合物的简单制造工艺，所提出的GFeTC代表了大规模石墨烯基透明电极和光电子学的新路线。
2013-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Matrix Assisted Formation of Ferrihydrite Nanoparticles in a Siloxane/Poly(Oxyethylene) Nanohybrid
基质辅助形成的水铁矿，铁蛋白核心的氧化铁氢氧化物类似物，在溶胶-凝胶衍生的有机-无机杂化的报告。混合网络（命名为di-ureasil）是由不同的平均聚合物分子量的聚（oxidase）链接枝到硅氧烷域通过脲交联，并容纳水铁矿纳米粒子。磁性测量、傅里叶变换红外和核磁共振光谱揭示，聚合物分子量的受控改性允许微调混合基质的能力，以帮助和促进铁在有机-无机界面处的配位以及随后的水铁矿纳米颗粒的成核和生长，所述水铁矿纳米颗粒的核尺寸（2-4 nm）通过并入的铁的量来调整。高分子链的长度、排列方式和结晶度是影响铁水铁矿颗粒锚定和形成的关键因素。
2004-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Can silica nanoparticles improve lithium transport in polymer electrolytes?
本文通过分子动力学模拟研究二氧化硅纳米颗粒对 LiTFSI-PEO 电解质锂输运的影响，发现纳米颗粒因占据非活性空间而降低电导率，并识别出浓度阈值上下的两种机制。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hybrid Structures and Strain-Tunable Electronic Properties of Carbon Nanothreads
近年来，新型碳纳米线的合成引起了碳学界的极大关注。在此，基于第一性原理计算，我们研究了两个重要因素：Stone-Wales（SW）型缺陷和晶格应变对碳纳米线电子性质的影响. SW缺陷是纳米线的聚合物-I结构所固有的，并且是一般混合结构的构建块。我们发现，纳米线的带隙可以通过SW缺陷的浓度在$3.92 \sim 4.82$ eV的宽范围内进行调谐，在$sp^{3}$ -（3，0）结构和聚合物-I结构的带隙之间进行插值。在应变下，所有结构的带隙，包括混合的，表现出非单调的变化：带隙首先增加的应变，然后下降，在10%以上的大应变。可以通过应变在宽范围（$>0.5$ eV）内有效地调节间隙尺寸。有趣的是，对于$sp^{3}$ -（3，0）结构，在应变下在价带最大处发生带序的切换，并且对于聚合物-I结构，在约8%应变下发生间接到直接带隙转变。结果还表明，SW缺陷的存在下，往往稳定的带隙尺寸对应变。我们的研究结果表明，结构和应变工程碳纳米线在光电和光电化学应用以及应力传感器的巨大潜力。
2018-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Properties of Thermoresponsive Diblock Copolymers Embedded with Metal Oxide Nanoparticles
纳米结构聚合物-金属氧化物复合材料在传感器、光学、催化剂和药物输送等方面具有重要的应用前景，是当前研究的热点。特别是温敏聚合物的使用为聚合物模板的设计和构建提供了更多的灵活性和可能性。研究了以聚苯乙烯（PS）和聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）为主要聚合物微区的两种聚苯乙烯-聚N-异丙基丙烯酰胺（PS-b-PNIPAM）二嵌段共聚物（DBCs）与铁氧化物组成的金属氧化物/DBC杂化薄膜的结构和磁性。温敏性PNIPAM在水溶液中具有32°C的低临界溶解温度（LCST），这使得PS-b-PNIPAM二嵌段共聚物（DBC）结构中PS和PNIPAM的体积比可控。因此，一个温度和湿度控制单元的设计和建造，用于精确地调整嵌段结构的PS-b-PNIPAM DBCs，这是通过原位小角X射线散射（SAXS）和掠入射小角X射线散射（GISAXS）测量研究。利用超导量子干涉仪（SQUID）研究了热处理后的铁氧化物/聚苯乙烯-b-PNIPAM-DBC杂化薄膜的超顺磁行为。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Ultrathin plasma polymer passivation of perovskite solar cells for improved stability and reproducibility
尽管混合卤化物钙钛矿太阳能电池还很年轻，但它们的效率目前与商业硅相当，并已超过量子点太阳能电池。然而，这些设备的可扩展性是一个挑战，因为它们在环境条件下的再现性和稳定性低。然而，迄今所报告的解决这些问题的方法经常涉及使用溶剂方法，这将使其向工业界的转移更加复杂。在此，我们提出了一种可靠的替代中继在实现的钝化等离子体聚合物之间的电子输运材料和混合钙钛矿层的钝化界面。这种纳米工程界面为太阳能器件提供了在环境条件下增加的长期稳定性。因此，在不需要任何额外的包封步骤的情况下，电池在暴露于环境大气超过1000小时后保持其效率的80%以上。此外，这种等离子体聚合物钝化策略显著改善了钙钛矿层对中孔支架的覆盖，为太阳能电池提供了增强的性能以及改善的再现性。
2022-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic Properties of Vinylene-Linked Heterocyclic Conducting Polymers: Predictive Design and Rational Guidance from DFT Calculations
采用密度泛函理论研究了一系列乙烯基杂环导电聚合物的能带结构和电子性质。为了准确地计算电子带隙，我们利用具有完全周期性边界条件的混合泛函来理解化学官能化对这些材料的电子结构的影响。预测性第一性原理计算的使用加上简单的化学参数突出了芳香性在获得低带隙聚合物中所起的关键作用。相反的一些方法，错误地试图通过增加聚合物骨架的芳香性来降低带隙，我们表明，芳香族（或醌）本身并不确保低的带隙。相反，使母体聚合物的基态朝向势能面上的芳族\leftrightarrow醌型能级交叉不稳定的迭代方法是降低这些共轭体系中的带隙的更有效的方式。我们的研究结果突出了使用合理的化学直觉指导下的预测计算设计低带隙聚合物的光伏材料。
2011-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Steric hindrance in the on-surface synthesis of diethynyl-linked anthracene polymers
sp-sp2杂化结构可以通过表面合成在金属基底上有效地获得。前体和基底的选择影响工艺的有效性和形成的结构的稳定性。在这里，我们证明了使用蒽基分子作为前体，在Au（111）上形成的聚合物托管sp碳链的芳香基团之间的空间位阻的影响。特别是，通过扫描隧道显微镜和密度泛函理论计算，我们表明，金属有机结构的脱金属诱导相邻聚合物的横向分离，防止有序域的形成。
2022-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Charge Transfer and Electronic Structure Modulation in Ultrathin Graphene P3HT Hybrid Heterostructures
Kırıkkale University（基里姆卡莱大学）；Sabanci University（萨班奇大学）
研究揭示了P3HT-石墨烯异质结中分子结构对电荷转移的调控机制，为高效率聚合物-石墨烯光伏器件设计提供指导。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Ab initio complex band structure of conjugated polymers: Effects of hydrid DFT and GW schemes
跨纳米结的电荷转移的非共振隧穿机制关键地取决于所谓的β参数，其控制电流随着结的长度增加而指数衰减。对于周期性材料，该参数可以通过计算形成隧道结的材料的复杂能带结构（CBS）-或倏逝态-来理论上评估。在这项工作中，我们提出了计算的CBS有机聚合物使用各种计算方案，包括标准的本地，半本地，和混合交换密度泛函，和多体微扰理论内的GW近似。我们比较了所采用的方法和实验数据的本地化和β参数的描述。我们发现，局域和半局域密度泛函系统地低估了β参数，而混合交换方案部分纠正了这种差异，从而与GW计算和实验更好地吻合。自洽效应和自能表示问题的GW修正一起讨论使用Wannier函数插值的电子能带结构。
2012-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Modeling and simulation of interface failure in metal-composite hybrids
混杂复合材料在轻量化工程中的应用使纤维增强聚合物和传统金属的材料特定优势得以结合。连接材料之间的界面是特别感兴趣的，因为故障往往发生在结合区。在这方面的贡献，铝部件和玻璃纤维增强环氧树脂的连接被认为是在微观尺度上。本构模型考虑了局部界面的粘结破坏和块体材料的内聚破坏。界面破坏由内聚区模型表示，而聚合物的行为由弹塑性损伤模型描述。一个梯度增强配方，以避免众所周知的局部连续损伤模型的网格依赖性。数值均匀化方案的应用允许有效的牵引分离关系的预测。因此，局部界面强度和几何形状的随机粗糙界面的宏观性质的影响进行了研究的数值研究。粗糙度的增加对有效接头性能有积极影响。
2021-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Modeling spontaneous charge transfer at metal/organic hybrid heterostructures
杂化材料在异质结构的整体效率与界面处的电荷转移水平密切相关的光致发光中至关重要。在这里，使用各种金属/聚（3-己基噻吩）（P3 HT）异质结构模型，我们揭示了在这些接口的自发电荷转移和电子耦合的水平取决于沉积在金属衬底上的有机聚合物的构象规律。使用基于密度泛函理论（DFT）和外差振动和频产生（HD-VSFG）测量的从头算量子化学计算，我们表明，诱导区域无规性到有机聚合物修改的界面电子态的强度，杂化水平，界面电荷转移的密度和电子波函数的材料。我们提出的HD-VSFG响应的金属/P3 HT异质结包含区域规则和区域随机P3 HT结构，并表明非共振信号的量是密切相关的自发电荷转移在界面处的水平。因此，通过测量金属/P3 HT异质结的非共振响应，可以确定界面处的自发电荷转移水平。
2019-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ground state structure of polymeric carbon monoxide with high energy density
采用晶体结构预测方法和第一性原理计算探索了一氧化碳（CO）的低能结构。与标准的智慧相反，在环境压力下CO最稳定的结构被发现是Pna 21对称的聚合物结构，而不是分子固体。该相由通过C=C双键连接的六元（4个碳+2个氧）环形成，每个环上连接有两个双键氧原子。有趣的是，CO的聚合Pna 21相具有比三硝基甲苯（TNT）高得多的能量密度。当压缩到约7 GPa时，发现Pna 21转变为另一种具有Cc对称性的链状相，其具有与Pna 21相似的环单元。在压缩到100 GPa时，从能量上有利于CO从Cmca对称性的另一种结构形成单键Cmcm相，该结构由与单键I212121结构中发现的单元类似的单元组成。这些结构的热力学稳定性进行了验证，使用不同的密度泛函计算，包括混合和范德华校正的泛函。
2016-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics and Structure of Monolayer Polymer Crystallites on Graphene
基于石墨烯的纳米结构系统和范德华异质结构包括具有日益增长的技术和科学重要性的材料类别。聚合物-石墨烯异质系统结合了具有截然不同特性的材料，有望在表面和纳米技术中实现多种应用，包括光化学或纳米摩擦学。从根本上说，分子吸附物是研究受限诱导相变的典型体系，表现出复杂的动力学，这需要全面了解分子时间和长度尺度上的动态和静态性质。在这里，我们研究的动力学和结构的一个独立的石墨烯上的聚乙烯链的分子动力学模拟。在平衡时，吸附的聚合物作为二维折叠链微晶或在升高的温度下作为漂浮固体定向地连接到石墨烯。相关联的超结构可以在准瞬时衬底加热时在皮秒时间尺度上可逆地熔化，涉及通过瞬态浮相的超快异质熔化。我们的研究结果阐明了与固体相互作用的单个聚合物中的时间分辨分子尺度有序和无序现象，产生了集体摩擦和粘度的补充信息，并与超快电子衍射的最新实验观测结果相关联。我们预计，该方法将有助于解决在广泛的时间和长度尺度的混合聚合物系统的非平衡现象。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On-the-Fly Machine-Learned Force Fields for High-Fidelity Polymer Glass Transition Simulations
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
提出混合AIMD与即时机器学习力场构建的方法，实现量子力学精度下聚合物玻璃化转变温度的预测，计算成本降低约六个数量级。
2026-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Topologically ordered magnesium-biopolymer hybrid composite structures
镁及其合金由于其独特的生物可降解性和高比机械性能的组合而成为可能的生物可降解生物材料。然而，尽管使用了合金化和保护涂层，但在植入过程中镁的不受控制的生物降解仍然是一个主要挑战。在这项研究中，镁金属和生物聚合物的混合复合材料结构被制造作为一种替代方法来控制镁的腐蚀速率。开发了一种结合金属泡沫生产和注射成型的多步骤工艺，以创建在所有三个维度上拓扑有序的混合复合材料结构。初步调查的混合镁-聚合物复合材料结构所表现出的机械性能和腐蚀行为提出了一种新的潜在的方法，镁基生物医学设备的发展。
2016-11-15 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
Multifunctional Biocomposites based on Polyhydroxyalkanoate and Graphene/Carbon-Nanofiber Hybrids for Electrical and Thermal Applications
大多数聚合物是持久的，并且由来自化石燃料来源的单体生产。生物基和/或生物降解塑料已被提议作为可持续的替代品。在这些可用的材料中，聚羟基链烷酸酯（PHA）在各种各样的应用中显示出巨大的潜力，但由于其相对较差的物理性质，目前仅限于包装、化妆品和组织工程。其用途的扩展可以通过开发其中PHA用作聚合物基质的纳米复合材料来实现。在本文中，将PHA生物聚酯与石墨烯纳米片（GNP）或与GNP和碳纳米纤维（CNF）的1：1混杂混合物熔融共混。所得的纳米复合材料表现出增强的热稳定性，而它们的杨氏模量大致翻了一番相比，纯PHA。与GNP-PHA系统相比，混合纳米复合材料在较低的纳米填料负载下电结晶。电导率在15重量%负载比基于GNP的样品高约6倍。结果，混合材料的电磁干扰屏蔽性能比纯GNP纳米复合材料好约50%，表现出高于20 dB的屏蔽效能，这是常见商业应用的阈值。这两种类型的生物纳米复合材料的热导率显着增加，并达到约5 W K-1 m-1的值与混合基材料显示最佳性能。考虑到无溶剂和工业兼容的生产方法，所提出的多功能材料有望扩大PHA的应用范围，并提高塑料和塑料电子行业的环境可持续性。
2020-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Size Effect and Scaling in Quasi-static and Fatigue Fracture of Graphene Polymer Nanocomposites
本文研究了结构尺寸如何影响石墨烯聚合物纳米复合材料的准静态和疲劳行为，这是一个经常被忽视的话题。结果表明，这些材料的准静态和疲劳失效与结构尺寸呈非线性关系，这是由于石墨烯纳米改性引起的裂纹尖端前方存在显著的断裂过程区（FPZ）。这样一个复杂的尺寸效应和缩放在准静态或疲劳的情况下，不能描述的线性弹性断裂力学（LEFM），但可以很好地捕捉的尺寸效应定律（SEL），考虑FPZ。由于SEL，增强的准静态和疲劳断裂性能得到了适当的表征，并显示出与结构尺寸无关。此外，本文还比较了准静态断裂与疲劳断裂在形态和力学行为上的差异。本文报道的实验数据和分析分析对于深入理解聚合物基纳米复合材料甚至其他准脆性材料（例如，纤维增强聚合物或其与纳米颗粒的混合物等），并进一步推进能够捕获在各种载荷条件下材料的尺寸依赖性断裂的计算模型的开发。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Performance-driven 3D printing of continuous curved fibre reinforced polymer composites a preliminary numerical study
本文提出了一种新的概念，连续弯曲纤维的碳纤维增强复合材料，这可以实现潜在的添加剂或混合机械制造工艺。基于加载条件，通过有限元分析（FEA）生成主应力轨迹，并用作碳纤维放置路径的指导。三个数值算例，一个开孔单层板在单向拉伸和一个开孔正交铺设层合板在双向拉伸和正常的压力下，进行了研究，并与传统的单向纤维增强复合材料进行比较。模拟结果表明，弯曲纤维铺放可以显著降低纤维和基体中的应力集中，提高CFRP复合材料的刚度。这种性能驱动的优化方法的概念可以为未来纤维增强复合材料的3D打印工艺设计提供有用的工具。
2018-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stacked electrospun polymer nanofiber heterostructures with tailored stimulated emission
我们提出了堆叠的有机激光异质结由不同种类的发光电纺纤维，每个能够提供在特定的光谱区域的光学增益。通过具有无序的二维组织和三维组成异质性的纤维的顺应层获得分层结构。激光聚合物纤维层叠加，显示出不对称的光学行为从两侧的有机异质结构，和定制和双色受激发射取决于激发方向。的边缘作用的能量受体分子在确定淬火的高能量供体物种证明了发光衰减时间测量。这些发现表明，掺杂不同染料的发光电纺纤维的非织造堆叠表现出临界抑制的福斯特共振能量转移，限制在不同纤维种类之间的接头处。这导致获得具有大部分物理分离的受体和供体的杂化材料，从而在很大程度上防止供体猝灭，并且使得更容易实现从多个光谱带同时发射激光。相干后向散射实验也进行了系统，表明随机激射功能的发病。这些新的有机激光系统可能会在需要灵活和双向激发源的微流体设备、光学传感器和纳米光子学中找到应用。
2018-07-03 cond-mat.mtrl-sci
MaPBI3 and 2D hybrid organic inorganic perovskite based microcavities employing periodic, aperiodic and disordered photonic structures and with the possibility of light-induced tuning
无机-有机钙钛矿半导体由于其显著的光学性质而变得越来越令人感兴趣，例如高光致发光量子产率和在宽波长范围内显示光学增益的可能性。我们在这里模拟了嵌入MaPBI 3和2D混合有机无机钙钛矿半导体的微腔，通过将这种活性层嵌入周期性，非周期性和无序的光子结构之间。我们已经仔细考虑了所采用的所有材料的折射率色散，例如二氧化硅、二氧化钛和钙钛矿层。此外，通过采用光致变色聚合物，即基于二芳基乙烯的聚酯pDTE，我们已经设计了一个微腔与光致调谐的腔模式是可能的。
2021-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Controlled catalyst transfer polymerization in graphene nanoribbon synthesis
本文提出一种模块化自下而上合成策略，通过催化剂转移聚合与表面辅助环化脱氢相结合，实现对石墨烯纳米带长度、宽度、端基及电子结构的统一调控，为功能化GNR与集成电路集成提供通用平台。
2023-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
