Ab initio Study of Aspirin Adsorption on Single-walled Carbon and Carbon Nitride Nanotubes
利用密度泛函理论研究了乙酰水杨酸和阿司匹林在（10，0）碳纳米管（CNT）和（8，0）三嗪基石墨氮化碳纳米管（CNNT）上的吸附性质.据发现，阿司匹林分子结合更强的CNNT与其吸附能为0.67 eV比与CNT与0.51 eV。碳纳米管上较强的吸附能归因于其N原子的高反应性和高电子亲合势。的CNNT表现出当地的电偶极矩，这会导致强烈的电荷重新分配的阿司匹林分子吸附在CNNT上比在CNT上。我们还探讨了外部电场对阿司匹林在这些纳米管上的吸附性能的影响，通过检查其电子能带结构，部分态密度和电荷分布的修改。研究发现，沿特定方向施加的电场在CNNT的间隙区域诱导阿司匹林分子态，这意味着阿司匹林检测的潜在应用。
2016-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium transport equations and ab initio study of adsorption processes on carbon nanotubes
在碳纳米管（CNT）上气体吸附的理论研究中，原子的电离、极化、表面扩散和解吸的非平衡过程被认为是自洽的。该方法是基于Zubarev的非平衡统计算子方法和反应扩散理论。的一组非线性输运方程得到所选择的参数的描述：吸附的原子，电离和极化的原子在CNT的电磁场的平均数，和从CNT表面解吸的原子的平均数。从头算模拟进行了“气体单壁碳纳米管”系统的气体特别实际的利益：他和NO。所获得的吸附能值揭示了优选的本地化网站的吸收He原子以及它们的依赖关系的吸附距离。一个显着的影响，NO吸附CNT的电子性质的证明。分析了空位的存在对吸附性质的影响。结果表明，在空位形成的影响下，CNT结构进行重建，使NO分子的化学吸附。
2014-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Selective adsorption of first-row atoms on boron nitride nanotubes: the effect of localized states
第一性原理计算揭示了具有不同电负性的第一行原子如锂（Li）、碳（C）和氟（F）在锯齿形单壁氮化硼纳米管（BNNT）上的吸附表现出令人惊讶的选择性。吸附能和吸附位置取决于被吸附物相对于宿主管中的B和N原子的化学活性。详细地说，F原子倾向于吸附在B原子的顶部，C原子在能量上有利于留在垂直于管轴的桥位上，而Li原子几乎不粘附到管上（吸热反应）。根据前线分子轨道理论，阐明了这三类元素在BNNTs上的吸附行为。此外，还探讨了吸附改性BNNTs电子结构的机理，并提出了一种可行的方法来定制BNNTs的电子性质。
2005-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption on carbon nanotubes: quantum spin tubes, magnetization plateaus, and conformal symmetry
我们将碳纳米管表面的吸附问题表述为缠绕在圆柱体周围的三角形晶格上的格子气。这个模型相当于XXZ海森堡量子自旋管。由于缠绕导致的几何挫折一般导致四个磁化平台，与平坦石墨片上的两个相反。我们得到的扶手椅，锯齿形和手性纳米管的磁化强度和过渡场的解析和数值结果。锯齿形是例外的，因为其中一个平台在经典极限中具有广泛的零温度熵。量子效应提升了简并度，留下了由$c=1$共形场论描述的无隙激发，其中紧致化半径由管周长量子化。
2000-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Tube Radius on the Adsorption of Chlorothalonil on Single-Walled Carbon and Boron Nitride Nanotube Surfaces: A Theoretical Study for Environmental Remediation
本研究利用DFT与分子动力学模拟考察CLT在不同管径CNTs和BNNTs上的吸附，发现管径增大通过增强π-π堆积提升吸附，且BNNTs更适用于污染环境中CLT的检测与去除。
2025-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Diameter-Selective Dispersion of Carbon Nanotubes via Polymers: A Competition between Adsorption and Bundling
研究了聚芴类聚合物对单壁碳纳米管的选择性分散机理。使用广泛的分子动力学模拟，它表明，直径选择性是成束的碳纳米管和碳纳米管表面上的聚合物的吸附之间的竞争的结果。对某些直径的偏好对应于这两个过程之间的结合能差的局部最小值。这样的最小值的直径依赖性发生由于CNT的覆盖与聚合物和它们的计算位置的突然变化是在定量协议与优选的直径，实验报告。所提出的方法定义了一个理论框架，为进一步理解和改进的分散/提取过程。
2015-09-01 cond-mat.mtrl-sci
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
Solid phase of Krypton on the exterior of individual single-walled carbon nanotubes
本文用巨正则蒙特卡罗方法计算了氪在封闭单壁碳纳米管中的吸附。我们的结果表明，在高压和低温（T<85K）下形成的无公度固体的证据，形成第二层之前。固体在高于该温度时熔化。我们的模拟是在很好的协议与新的实验结果吸附在个别碳纳米管。
2010-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Environmental Remediation Applications of Carbon Nanotube and Graphene Oxide: Adsorption and Catalysis
废水等环境问题已经影响到我们生活的各个方面。将现有的修复解决方案与探索新的功能性碳纳米材料（如碳纳米管，氧化石墨烯，石墨烯）从不同的角度结合起来，将为理解环境问题，现象并找到与自然相处的方法开辟新的途径。本文综述了利用低维碳纳米材料及其复合材料作为吸附剂、催化剂或催化剂支持剂来实现社会可持续发展所面临的各种挑战的潜在环境修复解决方案。
2019-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Adsorption and dissociation of hydrogen molecules on bare and functionalized carbon nanotubes
采用第一性原理平面波方法研究了氢分子与裸单壁碳纳米管以及功能化单壁碳纳米管之间的相互作用。我们发现，H $_{2}$物理吸附在裸单壁碳纳米管上的结合能是非常弱的，并不能通过增加表面的曲率通过径向变形，也不能通过Li原子的共吸附，使半导体管金属化。虽然在直接吸附到Li原子上时键合得到加强，但其性质仍然是物理吸附。然而，当单壁碳纳米管通过吸附Pt原子而功能化时，成键特性发生了显著变化。单H $_{2}$以解离或分子形式与Pt原子发生化学吸附。如果通过将Pt从桥位置换到特定位置或通过增加吸附的H $_{2}$的数量来削弱Pt-SWNT键，则有利于H $_{2}$的解离吸附。例如，在两个吸附的H $_{2}$中，第一个可以解离吸附，第二个可以化学吸附。第三种吸附态H $_{2}$的成键性质为弱物理吸附。钯还促进具有相对较小结合能的H $_{2}$的化学吸附。本研究结果揭示了过渡金属原子吸附在单壁碳纳米管上的重要作用，并推进了我们对氢的分子吸附和解离吸附的理解，以实现有效的储氢。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Dose-dependent isotherm of Kr adsorption on heterogeneous bundles of closed single-walled carbon nanotubes
我们提出了77 K的氪吸附等温线束封闭的高纯HiPco单壁碳纳米管（SWCNTs）。使用两种容量吸附方案，一种是增加Kr每次注射剂量（IAD），一种是恒定剂量（CAD）。详细的显微结构检查显示，SWCNT组合成小束（25-30个SWCNT），其直径不均匀，具有相应的间隙通道（IC）形状和尺寸范围。IC-位点是沿管轴具有交替扩大和收缩的亚纳米级孔。这导致等温线的低压区域的吸附剂量（AD）依赖性特征。在IAD协议的切换回行为的等温线源于亚稳态吸附。使用CAD协议，观察不同的分支。明确的子步骤被建立，我们解释为对应于形成不同的原子排列相限制Kr。在不同测量中获得的给定子台阶的高度取决于AD值，该AD值可以强烈地影响站点的种群。仅存在于特定AD值的一些子步骤表明存在特定选择性或根据该值的优先相形成。
2021-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Titanium-decorated carbon nanotubes: a potential high-capacity hydrogen storage medium
我们报告的第一性原理研究，这表明，一个单一的钛原子涂覆在单壁纳米管（SWNT）绑定到四个氢分子。第一个H $_2$吸附是解离的，没有能量障碍，而其他三个吸附是分子的显着延长的H-H键。在高钛覆盖率，我们表明，单壁碳纳米管可以强烈吸附高达8重量%的氢。该系统是相当稳定的，并表现出关联解吸加热时，可逆存储的要求。这些结果推进了我们对氢在纳米结构中解离吸附的基本理解，并提出了更好的存储和催化材料的新途径。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Revealing trends in catalytic activity of adatoms for hydrogen adsorption on carbon: a case study of graphene and carbon nanotube
Montanuniversität Leoben（莱奥本矿业大学）
本研究通过分子动力学模拟揭示了不同元素吸附原子对石墨烯和碳纳米管氢气吸附性能的影响，发现II组元素和轻元素在氢气储存中有显著优势。
2025-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physisorption of molecular oxygen on single-wall carbon nanotube bundles and graphite
研究了单壁碳纳米管（SWNT）和高取向热解石墨（HOPG）样品的氧吸附和脱附动力学。单壁碳纳米管样品的热脱附光谱显示了一个广泛的脱附功能，峰值在62 K，这是转移到显着更高的温度比低覆盖率的HOPG脱附功能。低覆盖度O2在SWNT束上的结合能为18.5 kJ/mol，比在HOPG上吸附的结合能12.0 kJ/mol高55%。结合分子力学计算，我们表明，所观察到的两个系统的结合能可以归因于范德华相互作用，即物理吸附。实验没有提供更强的结合化学吸附物种或解离氧吸附的证据。
2002-04-24 cond-mat.mtrl-sci
pH-Responsive Glyphosate Adsorption on Hydroxylated Carbon Nanotubes: From Electronic Structure to Molecular Dynamics
Universidade Federal de Alfenas - UNIFAL-MG（阿尔芬纳斯联邦大学）；Instituto de Ciências Exatas - ICEx（理学院）；Laboratório de Modelagem Computacional - La Model（计算建模实验室）；Institute of Science and Tecnology - ICT（科学技术研究所）
研究通过计算方法探讨羟基化碳纳米管对草甘膦的吸附机制，揭示其在环境修复中的应用潜力。
2025-11-05 cond-mat.mtrl-sci
A Theoretical Simulation of Deformed Carbon Nanotubes with Adsorbed Metal Atoms: Enhanced Reactivity by Deformation
利用第一性原理模拟研究了碳纳米管与吸附金属原子的反应。对碳纳米管结构的机械修饰增强了碳纳米管的化学反应活性。吸附钨，钽，或铌原子上的（5，0）纳米管与斯通-威尔士缺陷被证明具有特征性的强化学吸附。在模拟过程中观察到碳-碳网络中的键断裂和局部金属-碳络合物的形成。在扭曲的（5，0）纳米管上吸附W，Ta，Ni或Mo显示出优选的几个键断裂，甚至在壁中产生开口。变形纳米管的增强的化学反应性的特征在于形成金属-碳复合物。并对该反应的应用提出了建议。
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci
From Electronic Structure to Environmental Remediation: Adsorption of Ionized Glyphosate on COOH-Modified Carbon Nanotube
Universidade Federal de Alfenas - UNIFAL-MG（阿尔芬纳斯联邦大学）
本研究通过GFN2 xTB计算结合自动对接技术，探究了不同离子化状态草甘膦在羧基修饰碳纳米管上的吸附特性，发现该体系可实现对草甘膦的pH响应型可控吸附，为环境修复提供了可调平台。
2026-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Comment to: "Noncovalent functionalization of carbon nanotubes by aromatic organic molecules" [ Appl. Phys. Lett. 82, 3746 (2003) ]
本文对碳纳米管吸附芳香族分子的弱化学吸附/电荷转移图提出了批评。
2003-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Pyrolytic Graphite Sheet, a New Adsorption Substrate for Superfluid Thin Films
我们测量了未压缩的热解石墨片（uPGS）的表面形貌和气体吸附特性，该石墨片是T = 1 K以下4 He单分子膜交流和直流超流实验的候选基底。PGS是一种批量生产的薄石墨片，厚度在10至100 μm之间。我们采用了多种测量技术，如光学显微镜成像，SEM和STM，拉曼光谱和吸附等温线。PGS具有光滑和原子级平坦的外表面，具有高结晶度。虽然uPGS的比表面积（<0.1 m $^2$ /g）很小，但利用其光滑的外表面，发现最薄的10 μm厚uPGS适合于严格二维氦系的超流实验。
2018-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Fluids in Nanotubes: a Quantum Monte Carlo Approach
我们回顾了量子Monte Carlo方法对吸附在碳纳米管束中的量子流体的能量和结构性质的研究结果。使用现实的原子间相互作用的不同的吸附位点，一束提供准确的研究和比较，在某些情况下，严格的一维几何形状。对$^4$ He进行了相当广泛的研究，对H $_2$和D $_2$仅限于单个纳米管的内部。从理论的角度来看，纳米管打开了准一维限制的真正可能性，在那里研究量子流体在极其减少的维度。结果表明，在最窄的组态下，系统几乎是一维的，这加强了人们对一维量子流体物理的兴趣。由于从数据中提取主要吸附位点的困难，所获得的理论结果的实验确认仍然不令人满意。
2009-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic and chemisorption properties of hexagonal MgO nanotubes by doping - Theoretical study
氧化物材料提供了广泛的有趣的物理和化学性质。在纳米尺度上，氧化物的行为更加多样化，使这些材料有资格用于许多应用。在本研究中，我们使用密度泛函理论计算来研究不同长度的六角氧化镁纳米管的物理和化学性质。我们分析了Li、B、C、N和F掺杂对纳米管性能的影响。我们发现，所有的掺杂剂有利于边缘位置时，纳入纳米管。掺杂导致净磁化强度，其值取决于杂质的类型。以CO分子为探针，研究了未掺杂和掺杂MgO纳米管的吸附性能。我们的研究结果表明，掺杂剂的网站也显着改变化学反应性的中心。虽然原始的MgO纳米管吸附CO弱，非常强的吸附在掺杂剂的网站（B-，C-和N-掺杂的纳米管）或相邻的边缘原子（F-和Li-掺杂的纳米管）观察。我们的研究结果表明，氧化物材料中的杂质工程可能是一个有前途的战略，为开发新的材料，可能用作选择性吸附剂或催化剂。
2018-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Superfluidity meets the solid-state: frictionless mass-transport through a (5,5) carbon-nanotube
本文预测氦原子穿过（5,5）碳纳米管时可实现无摩擦运动，将朗道超流判据推广至固态系统，为纳米摩擦现象提供量子描述。
2023-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Third sound measurements of superfluid $^4$He films on multiwall carbon nanotubes below 1K
研究了吸附在多壁碳纳米管上的4He超流膜的第三声。第三种声音是由电池的机械振荡产生的，并由碳测辐射热计检测。在250 mK附近的温度下的填充曲线显示了第三声速的振荡，在第四和第五原子层完成时达到最大值。第三种声音的Q因子的急剧变化被发现在部分层填充。在一些填充点的温度扫描显示出强烈的增宽效应的Kosterlitz无（KT）过渡，并迅速增加耗散，定性与Machta和Guyer的预测。在第4层完成时，转变温度$T_{KT}$突然降低，然后恢复到随温度线性变化，尽管斜率比KT预测值小得多。这些影响中的一些可能与气液共存区的变化有关。
2014-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Enhanced Hydrogen Storage in Gold-doped Carbon Nanotubes: A first-principles study
吸附剂材料是推进储氢技术的一种有前途的替代品。一般的缺点是相对弱的固-气相互作用和吸附能，提供低的重量和体积容量和极端的操作条件。在这里，我们提出了Au掺杂的碳纳米管（CNT）作为一个有效的替代可逆的氢捕获在高温下。本工作利用密度泛函理论研究了几种修饰碳纳米管的性质。我们分析了均匀的Au掺杂的碳纳米管的结合能和形成能，并评估其吸附能力。利用偏态密度和电荷转移分析对纳米结构的储氢机制进行了深入的研究，结果表明直径的增加对结果有积极的影响。我们的研究结果表明，修饰后的结构能够捕获每个金原子6至9个氢分子，达到154至330 g/l的体积容量，超过了DOE的目标。此外，计算的脱附温度表明Au掺杂的CNT的高性能，获得高于200 K的氢捕获-释放工作条件。
2022-11-24 cond-mat.mtrl-sci
4He adsorbed inside (10,10) single walled carbon nanotubes
采用扩散蒙特卡罗方法研究了$^4$ He在开口单壁（10，10）纳米管中的吸附。我们发现了一级相变，将低密度液相和高密度排列分开，在低密度液相中，所有的$^4$ He原子都吸附在管壁附近，而高密度排列的特征是两个氦同心层。还计算了由于束中相邻管的存在而引起的能量校正，发现在所考虑的密度范围内可以忽略不计。
2007-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Gas sensing properties of multiwall carbon nanotubes decorated with Rh nanoparticles
在目前的工作中，多壁碳纳米管修饰铑纳米粒子使用的胶体溶液中的后放电的RF大气等离子体的氩（Ar）或氩/氧（Ar：O $_2$）。这些杂化材料对NO $_2$，C $_2$ H $_4$，CO，C $_6$ H $_6$和水分的室温检测性能进行了研究和讨论的组成和形态研究。结果发现，氧的存在下，在等离子体处理是必不可少的显着提高Rh装饰的多壁碳纳米管的气体响应，并避免响应饱和，即使在低气体/蒸汽浓度。这些期望的效果归因于CNT等离子体处理期间氧的存在，因为含氧空位既充当气体的活性吸附位点又充当Rh纳米颗粒的锚定位点（与Ar处理的样品相比，Rh纳米团簇在Ar-O $_2$处理的样品中的存在几乎加倍）。氧处理还使得在气体吸附时Rh纳米颗粒和碳纳米管之间的电荷转移更容易。这里使用的处理和修饰多壁碳纳米管的方法简单、快速且可扩展，用于生产具有均匀且良好控制的性质的气敏纳米杂化材料。
2016-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Influence of the sodium/proton replacement on the structural, morphological and photocatalytic properties of titanate nanotubes
采用水热法和快速可控的后洗涤工艺合成了不同钠含量的钛纳米管（TNT）。分析了钠/质子置换对材料结构和形貌的影响。根据Na+/H+样品的含量，观察到不同的光学行为。对于具有较高钠含量的材料，估计带隙能量为3.27 \pm 0.03 eV，而对于最质子化的材料，推断值为2.81 \pm 0.02 eV，因此其在近可见光区域中表现出吸收边。测定了材料的零电荷点，并研究了钠含量对阳离子和阴离子有机染料吸附的影响。在降解罗丹明6 G的过程中，评价了TNT样品的光催化性能。当使用质子化程度最高的材料作为催化剂时，获得了最好的光降解结果，尽管这种材料显示出最低的R6 G吸附能力。
2012-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-induced Unzipping of Single-Walled Carbon Nanotubes
用从头计算方法研究了氢原子在单壁扶手椅型碳纳米管上的化学吸附。一个单一的H原子被发现是化学吸附在内外壁的纳米管。氢在碳纳米管外部的吸附结合能远大于碳纳米管内部的吸附结合能。这是第一次，我们预测，两排的H原子化学吸附在选择性的网站外部的纳米管可以打破最近邻的C-C键的纳米管通过协同形成的C-H键，导致解链的纳米管壁。我们提供的见解负责的H-诱导解压缩的纳米管的基本电子结构，贷款强有力的支持，最近的实验观察的单壁纳米管在原子氢的存在下合并。有趣的是，化学吸附在纳米管内部的H原子不会导致C-C键的断裂。
2002-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Bandgap opening in metallic carbon nanotubes due to silicon impurities
控制碳纳米结构的带隙是碳基纳米电子器件发展和主流应用的关键。采用密度泛函理论计算了硅杂质对碳纳米管电子性质的影响。我们已经发现，即使当硅原子的线密度足够低，它们不创建键合的吸附原子链时，硅吸附原子在本质上金属的CNT中打开带隙。金属碳纳米管中打开的带隙范围在0.10 eV至0.47 eV之间，具体取决于吸附位点、Si吸附原子的线密度和碳纳米管的手性。
2010-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid path integral Monte Carlo simulation of rigid diatomic molecules: effect of quantized rotations on the selectivity of hydrogen isotopes in carbon nanotubes
本文提出了一种多时间步算法，用于刚性线性转子的混合路径积分蒙特卡罗模拟。我们展示了如何计算所需的量子扭矩的模拟旋转密度矩阵，我们开发了一个近似的表达式，适用于异质结分子的情况下。我们用这种方法研究了转动量子化对碳纳米管量子筛分性质的影响，特别是在20 K下对-T2/对-H2的选择性。我们展示了如何经典地处理氢分子的一些自由度，并且我们发现，在零压力的极限下，旋转自由度的量子化性质极大地影响了选择性，特别是在（3，6）纳米管的情况下，这是我们所研究的最重要的管。我们还利用路径积分蒙特卡罗模拟计算了有限压力下不同氢同位素在碳纳米管内部的吸附等温线和相应的选择性。结果表明，选择性随压力的增大而增大，在饱和时趋于一个恒定值。我们使用一个简化的有效谐振子模型来讨论这种行为的起源。
2007-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Ab initio study of semiconducting carbon nanotubes adsorbed on the Si(100) surface: diameter- and registration-dependent atomic configurations and electronic properties
我们提出了半导体碳纳米管吸附在未钝化的Si（100）表面的第一性原理研究。我们已经发现金属性的组合系统所造成的n-掺杂的硅板代表的表面由单壁碳纳米管。我们确认这种金属性的纳米管的不同直径和手性角，并发现效果是独立的表面上的纳米管的取向。我们还提出了吸附能量和配置，显示半导体单壁碳纳米管远离表面和转移较少的电荷，与类似直径的金属单壁碳纳米管相比。
2006-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Adsorbate-enhanced field-emission from single-walled carbon nanotubes: a comparative first-principles study
通过分析单壁碳纳米管的电学性质和输运特性，并考虑吸附结构的热稳定性，采用从头算方法研究了不同类型的吸附物及其吸附机理对单壁碳纳米管场发射性能的影响.吸附剂被发现降低功函数高达1.3 eV，增强隧道附近的碳纳米管尖端，并增加场发射电流多达两个数量级。一个显着的本地化的电子云也观察到附近的吸附物在高施加电场。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci eess.SP
DFT calculation for adatom adsorption on graphene sheet as a prototype of carbon nano tube functionalization
以碳纳米管（CNT）为模板，研究了石墨烯片上各种原子物种的密度泛函（DFT）计算。我们使用DFT计算作为CNT的原型，计算了许多原子物种（包括过渡金属、贵金属、氮和氧）在石墨烯片上的吸附能和吸附位点。从这些结果中可以选择合适的原子种类作为每个应用。计算结果表明，Mo和Ru在石墨烯片上的键结很强，具有很大的扩散势垒能。另一方面，一些原子种类具有大的结合能和小的扩散势垒能
2007-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Partial Hydrogenation on the Structure and Electronic Properties of BNNTs
通过密度泛函理论计算研究了部分氢化对氮化硼纳米管结构和电子性质的影响。我们发现，纳米管的结构可能会相当大的变形取决于氢原子吸附的确切位置。此外，取决于管的身份，直径，和吸附质密度，它被发现，带隙可以逐渐减少的氢原子的相对位置的函数，并在某些情况下改变其字符从间接到直接，反之亦然时，氢吸附。我们的研究结果表明，部分氢化可能被证明是一个有价值的和实验上可以实现的路线，用于控制氮化硼纳米管的电子性质。
2012-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Computational study of interactions between ionized glyphosate and carbon nanotube: An alternative for mitigating environmental contamination
Universidade Federal de Alfenas - UNIFAL-MG（阿尔芬纳斯联邦大学）；Instituto de Ciências Exatas - ICEx（理学院）；Laboratório de Modelagem Computacional - La Model（计算模拟实验室）；Institute of Science and Tecnology - ICT（科学与技术学院）
研究通过计算模拟探讨离子化草甘膦与碳纳米管的相互作用，发现不同pH值下草甘膦的离子化状态影响其与碳纳米管的吸附能和电子耦合，G5状态具有适中的相互作用适合材料回收。
2025-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Site-selective conductance of sidewall functionalized carbon nanotubes
利用密度泛函理论研究了分子吸附物对金属碳纳米管电导的影响。所考虑的五种分子（NO2、NH2、H、COOH、OH）导致类似的电子散射。单个分子的吸附在低偏压电导下抑制CNT的两个可用通道之一。如果更多的分子被吸附在同一个亚晶格上，则剩余的开放通道可以被阻塞或不被阻塞，这取决于被吸附物的相对位置。如果满足一个简单的几何条件，这个通道仍然是开放的，即使在吸附了任意数量的分子。
2008-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Length-dependent Raman spectroscopy of single-walled carbon nanotubes: the effect of dispersant on defects
我们比较拉曼光谱从水悬浮液的长度分离的单壁碳纳米管（SWCNTs）分散使用聚合物吸附的单链DNA或胶束封装与脱氧胆酸钠表面活性剂。拉曼光谱的特点，除了D-波段，单调增加与纳米管的长度在两个分散方案。无序诱导的D与G'拉曼带的强度比作为SWCNT长度的函数衰减，与1/L成比例，如对于端盖缺陷所预期的。虽然两种分散剂的紫外-可见吸收和荧光也随长度增加，但相同长度的DNA包裹的SWCNT的荧光强度显著降低。长度依赖性D/G'比的相似性排除了作为DNA相对于脱氧胆酸盐分散体中荧光降低的解释的缺陷。
2008-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Importance of carbon solubility and wetting properties of nickel nanoparticles for single wall nanotube growth
单壁碳纳米管的优化生长需要完全了解催化剂纳米颗粒的实际状态及其与管的界面。使用基于紧结合的原子计算机模拟，我们计算碳吸附等温线的镍，一种典型的催化剂的纳米颗粒，并表明碳的溶解度增加较小的纳米颗粒，无论是熔融或表面熔融在实验条件下。增加碳含量有利于Ni纳米颗粒相对于sp2碳壁的去湿，这是限制催化剂封装和失活的必要性质。巨正则蒙特卡罗模拟的管胚的生长表明，润湿性能的纳米粒子，碳的溶解度控制，是至关重要的，使增长，脱落的增长机制的新的光。
2012-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Transmission Line Impedance of Carbon Nanotube Thin Films for Chemical Sensing
我们测量了碳纳米管（CNT）薄膜在环境、真空和低压（10 E-6 Ω）分析物环境中的电阻和频率依赖性栅电容。我们建模的CNT膜作为RC传输线，并表明，在测得的电容作为栅极偏置和分析物的压力的函数的变化是一致的传输线阻抗的变化，由于单独的CNT膜的电阻率的变化; CNT膜的静电栅电容不依赖于栅极电压或化学分析物吸附。然而，CNT膜电阻对低压分析物暴露非常敏感。
2006-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen adsorption on Na-SWCNT systems
采用第一性原理电子结构计算方法研究了钠包覆碳纳米管（Na-SWCNTs）在绝对温度和压力下的吸氢性能。在所考虑的所有六种不同的SWCNT中，总是发现单个Na原子占据六边形碳环的中空位点，具有几乎均匀的Na-C键长2.5 A。与具有扶手椅和手性几何形状的金属SWCNT相比，半导体锯齿形纳米管（8，0）和（5，0）显示出更强的Na原子结合能（分别为-2.1eV和-2.6eV）。单个Na原子可以进一步吸附多达6个氢分子，结合能相对恒定为-0.26 eV/H $_{2}$。Mulliken布居分析表明，具有0.82 $e$电荷的带正电荷的Na原子转移到最近的碳原子，其使SWCNT极化，导致局部偶极矩。这种电荷诱导的偶极相互作用是Na涂覆的单壁碳纳米管的较高氢吸收的原因。过渡态搜索结果表明，Na原子在两个相邻C-C环之间的单壁碳纳米管上的扩散势垒为0.35 eV。我们还研究了Na原子的聚集，以找出H $_{2}$分子的最大重量百分比吸附。在高Na覆盖率下，我们表明Na涂覆的单壁碳纳米管可以吸附9.2-11.28重量%的氢。我们的分析表明，尽管Na涂覆的SWCNT确实提供了用于储氢的潜在材料，但应注意避免Na原子在升高的温度和压力下聚集在载体材料上，以实现更高的氢容量。
2012-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Excitation spectrum of hydrogen adsorbed to carbon nanotubes
利用非弹性中子散射研究了氢原子在单壁碳纳米管上的微观吸附动力学。有证据表明，化学处理后的材料比制备后的材料具有更高的储存能力。这表明管内部存在额外的吸附层。在低能量的H2光谱中明显的激发证实了这一结论。氢气的解吸作为温度的函数被实时监测。氢存储在低于150 K时是高度稳定的，这与氢谱的谐波演化一致，这表明具有很强的结合势。高于200 K的氢气可以通过简单的加热以受控的方式释放。在释放过程中，激发光谱发生显著变化。氢的残余物可持续到400 K。
2003-01-15 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
Surface characterisation of template-synthesised multi-walled carbon nanotubes
本文通过物理吸附和透射电镜表征模板合成多壁碳纳米管，发现其存在分支、直径不规则和表面缺陷，并与CCVD法制备的纳米管比较了氪吸附等温线，报道了退火对表面结晶度的影响。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Computing chemical potentials of adsorbed or confined fluids
本研究提出一种利用静态结构因子、热力学积分和自由能微扰计算吸附或受限流体绝对化学势的框架，并成功应用于MOF中二氧化碳和碳纳米管中水的吸附等温线计算。
2023-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
First-Principles Studies of Photoinduced Charge Transfer in Noncovalently Functionalized Carbon Nanotubes
本文研究了手性指数为（n，0）（n=7，10，13，16，19）的半导体碳纳米管（CNTs）上吸附的二硝基甲烷分子（CH $_{2}$ N $_{2}$ O $_{4}$）的能量学、电子结构、光激发和电子弛豫.采用第一性原理密度泛函理论（DFT），结合广义梯度近似和范德华修正，计算了二硝基甲烷通过脂肪链与芘连接的二硝基戊基芘在碳纳米管上的吸附能.已发现结合能为75.26 kJ/mol，这解释了为什么这种脂肪族链-芘单元可以并且已经在实验中用于将功能分子结合到CNT。计算的电子结构表明，二硝基甲烷引入了一个本地化的状态内的带隙的CNT系统的n=10，13，16和19，这样的状态可以捕获电子时，CNT是光激发的。因此，我们研究了带内弛豫的动力学与DFT结合使用的减少密度矩阵形式主义。对于原始的碳纳米管，我们已经发现，计算的电荷弛豫常数与实验时间尺度吻合得很好。吸附后，这些常数被修改，但没有一个明确的趋势的方向和幅度的变化。然而，我们的计算预测，电子弛豫在导带是快于空穴弛豫的价带碳纳米管与分子吸附。
2013-06-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Synthesis and properties of Co-doped titanate nanotubes and their optical sensitization with methylene blue
在这里，我们报告了一种新的化学路线来合成均匀的钴掺杂钛酸盐纳米管（CoTNT），使用无定形钴掺杂前体。研究和讨论了合成温度、高压釜停留时间和金属掺杂对合成钛酸盐纳米管的结构和微观结构以及光学性能的影响。CoTNT样品的光学带隙与未掺杂样品测定的值相比发生红移，这种红移使CoTNT样品的吸收边进入可见光区。CoTNT材料还表现出对亚甲蓝的特别高的吸附能力，吸附的染料的量高于单层形成所预测的量。这表明染料分子在TNT结构的TiO6层之间嵌入的可能性。研究还表明，亚甲蓝敏化的Co掺杂纳米结构在紫外光辐射下是高度稳定的，并且在可见光区呈现出强而宽的吸收。
2013-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Grand Canonical Monte Carlo Simulation of Hydrogen Adsorption in Different Carbon Nano Structures
采用大正则蒙特卡罗（GCMC）模拟方法研究了氢在由碳纳米管（CNT）、石墨烯片和C60等不同亚结构组成的纳米碳多孔材料中的物理吸附。预测了在1 ~ 20 MPa压力范围内不同温度下的氢气质量分数。研究了氢吸附的逸度和量子效应。不同的结构尺寸，包括子结构的大小和子结构之间的间距被用来研究的几何形状对碳材料的储氢容量的影响。计算结果与已有的其它计算结果基本吻合。得出的结论是，CNT阵列，石墨纳米纤维（GNF）和C60插层石墨（CIG）是没有希望在室温下达到DOE 6.5重量%的目标。研究还发现，量子效应在低温氢吸附中是显著的，并且考虑量子效应的不同处理也对预测的wt%有不同的影响。
2009-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cs+ sputtered clusters from multi-walled carbon nanotubes and graphite
实验与多壁碳纳米管和石墨作为目标的负离子源与铯溅射已经表明，纳米半径和微米长度的纳米管可以与微米尺寸的石墨颗粒进行比较，以了解辐射效应，包括碳簇的形成，溅射和由此产生的结构变化。铯在表面上的吸附和高能铯离子的轰击同时被证明在碳原子和团簇的团簇形成和溅射中发挥作用，铯取代的碳团簇作为阴离子。溅射物种的定性和定量输出与它们各自的结构有关。结构的变化显示发生在多壁碳纳米管和看到在SEM显微照片。重轰击多壁碳纳米管的个体特性可能已经让位于合并结构，而重辐照石墨颗粒尺寸对结构的影响需要进一步研究
2016-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal adsorbate interactions and the convergence of density functional calculations
金属原子在纳米结构（如石墨烯和纳米管）上的吸附在催化、电子掺杂和调节材料性能方面起着重要作用。量子化学计算允许这个过程的调查，以发现理想的相互作用，并获得吸附物的行为，其中的结合强度是一个中心量的机械见解。然而，结合强度在文献中变化很大，即使使用几乎相同的计算方法。为了解决这个问题，我们研究了石墨烯，碳纳米管和氮化硼纳米管上的各种金属的吸附。众所周知，对周期性结构的计算需要足够大的系统尺寸以去除周期性图像之间的相互作用。我们的研究结果表明，有直接和间接的机制，这种相互作用，后者可能需要更大的系统尺寸比通常采用。影响的大小和距离取决于电子状态的基板和开放或封闭的壳层性质的吸附。例如，绝缘衬底（例如，氮化硼纳米管）基本上不依赖于系统尺寸，而金属或半金属系统由于与吸附物相互作用的电子态的离域性质而具有显著的效果。我们推导出一个具有代表性的紧束缚模型的长度依赖的标度关系。这些结果证明了如何外推结合能到分离杂质限度。
2020-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Synthesis of titanate nanostructures using amorphous precursor material and their adsorption/photocatalytic properties
本文报道了一种新的和快速的水热化学路线制备钛酸盐纳米结构（TNS），避免使用晶体TiO 2作为起始原料。该合成方法使用TiCl 3的商业溶液作为钛源来制备无定形前体，从而避免使用有害化合物。研究了反应温度和保压时间对合成材料结构和形貌的影响。在160^{ \circ }C和24 h下合成了具有高长径比的均匀钛酸盐纳米管。在这些实验条件下制备的TNS样品的带隙为3.06 \pm 0.03 eV。该值与通常报道的TiO 2纳米晶的带隙值相比红移了0.14 eV。此外，这种样品表现出更好的吸附能力和光催化性能的染料罗丹明6 G（R6 G）的光降解过程中比TiO 2纳米粒子。在照射10 ppm染料水溶液和1g/L TNS催化剂45分钟后，实现了R6 G浓度的98%降低。
2012-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Bose-Einstein Condensation of Helium and Hydrogen inside Bundles of Carbon Nanotubes
氦原子或氢分子被认为在许多纳米管束内的间隙通道（在三个碳纳米管之间）内被强烈地束缚。的吸附的非均匀分布的管的影响进行了评估。单粒子态的能量是离散横向能量Et（取决于相邻管的半径）和平行于管轴相对自由运动的准连续能量Ez之和。在低温下，粒子占据最低的能量状态，这是本研究的重点。横向能量达到一个全球最小值（Et=Emin）的半径接近Rmin=9.95安。He-4为8.48埃。发现最低能量附近的态密度N（E）在此阈值以上线性变化，即N（E）与（E-Emin）成正比。结果，发生分子进入具有最低横向能量的通道的玻色-爱因斯坦凝聚。过渡的特点是近似的四维气体，忽略吸附粒子之间的相互作用。原则上，这种现象可以从奇异热容中观察到。这种过渡的存在取决于样品具有相对宽的半径值分布，包括一些接近Rmin。
2003-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of Physisorption of Nucleobases on
Boron Nitride Nanotubes: A New Class of Hybrid Nano-Bio Materials
采用第一性原理密度泛函理论研究了核酸碱基腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）在高曲率半导体单壁氮化硼纳米管（BNNT）外壁上的吸附.计算的结合能显示顺序：G>A \approxC \approxT \approxU，这意味着（高曲率）BNNT与核碱基的相互作用强度几乎相同，G是一个例外。一个较高的结合能的G-BNNT共轭物似乎导致从一个较强的杂交的G和BNNT的分子轨道，因为在物理吸附过程中所涉及的电荷转移是微不足道的。预测的G-BNNT缀合物相对于原始BNNT的能隙更小的能隙可用于将这类生物功能材料应用于下一代传感器件的设计。
2010-03-08 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.ins-det
Fractal carbon nanotube fibers with mesoporous crystalline structure
碳纳米管的宏观纤维是分层结构，其结合了优先沿纤维轴取向的长结构单元和由束的不完美堆积引起的大孔隙率。同步加速器小角X射线散射SAXS测量表明，这种结构是一种表面分形，MWCNT纤维的分维（Ds）为2.5，SWCNT纤维的分维（Ds）为2.8。N2吸附测量给出类似的值分别为2.54和2.50。分形维数和偏离Porods定律与密度波动有关，密度波动与碳纳米管之间的分离的广泛分布有关。这些波动也是明显的扩散广角X射线散射（WAXS）从碳纳米管在上述距离乱层分离。在不同的拉伸比产生的CNT纤维的结构进行比较的取向度和特征长度平行和垂直的纤维。拉伸不仅增加了排列，而且增加了形成能够通过剪切参与应力传递的相干域的石墨平面的分数;从而增加了拉伸模量和强度。因此，（002）赤道反射的不变归一化强度表现为与拉伸性能密切相关的结晶度。
2019-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Towards viable H$_2$ storage in Ca decorated low-dimensional materials with insights from reference quantum Monte Carlo
University College London（伦敦大学学院）；Università di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）
研究通过量子蒙特卡罗方法和密度泛函近似，探讨钙修饰低维材料中氢气的吸附性能，发现钙锚定在碳纳米管和硼掺杂石墨烯上可提升氢吸附能，达到可行存储窗口。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
