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
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
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
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
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
Spontaneous polarization and piezoelectricity in boron nitride nanotubes
对氮化硼纳米管的自发极化和压电性能的从头算计算表明，它们是优良的压电体系，响应值大于压电聚合物。纳米管的固有手征对称性导致在任意折射率的理想孤立纳米管中总自发极化的精确抵消。管间相互作用或弹性形变破坏这种对称性会引起与纤锌矿半导体相当的自发极化。
2003-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of Ga-based nanowires and the interaction of Ga with single-wall carbon nanotubes
镓显示出的物理性质使其成为制造纳米电子学中金属纳米线和高导电互连的潜在元素。用第一性原理赝势平面方法证明了Ga可以形成稳定的金属线性和锯齿形单原子链结构。单个Ga原子与单壁碳纳米管（SWNT）之间的相互作用导致涉及电荷转移的化学吸附键。Ga原子掺杂的单壁碳纳米管产生施主态。由于单个Ga原子与SWNT之间的显著相互作用，可以实现管的连续Ga覆盖。通过碳纳米管模板的涂覆制备的镓纳米线是稳定的、高导电的。
2005-11-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
Ferroelectricity of Ice Nanotubes inside Carbon Nanotubes
利用分子动力学模拟研究了碳纳米管内部具有奇数个侧面的冰纳米管沿其轴向的电极化的强度。这种准一维铁电性的机制是由于低维约束和氢键的取向有序。这些铁电纤维结构材料不同于传统的钙钛矿结构块体材料。
2007-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
Nondispersive and dispersive collective electronic modes in carbon nanotubes
本文对Pichler { \it et al.}碳纳米管样品上。Pichler { \it et al.}对实验发现的非色散模式进行了归因。涉及垂直于纳米管轴极化的局域态之间的带间激发。这种解释受到了理论家的挑战，他将这些模式归因于携带非零角动量的光学等离子体。我们指出，这两种解释都有困难。从我们的理论结果的损失函数的单个碳纳米管的紧束缚模型的基础上，我们发现，非色散模式可能是由于集体电子模式在手性碳纳米管，而观察到的色散模式应该是由于集体电子模式在扶手椅和锯齿形碳纳米管。对单个碳纳米管的动量依赖电子能量损失实验应该能够果断地证实或反驳这一解释。
2004-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
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
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
Raman spectra of BN-nanotubes: Ab-initio and bond-polarizability model calculations
本文对锯齿形和扶手椅形BN纳米管的非共振拉曼光谱进行了从头计算。相比之下，我们实现了一个广义的键极化率模型，其中参数提取的BN片的极化率张量的第一性原理计算。对于沿管轴方向的光偏振态，模型与从头算光谱的符合几乎是完美的。对于垂直偏振，退偏振效应必须包括在模型中，以重现从头算拉曼强度。
2005-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and cap formation on symmetric metal nanocatalysts: A first step towards chirality-controlled single-walled carbon nanotube growth
纳米催化剂的表面势能的对称极小值作为成核位点，用于在低温下手性选择性地初始生长单壁碳管。成核位置是吸附碳的最大配位数的位置。我们使用五重对称的一个五边形金字塔的二十面体。从成核位点开始的初始锯齿形结构导致六边形和五边形的形成，从而导致异常帽形成。讨论了可能的帽剥离机制。
2013-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Interferences in the Raman Cross Section for the Radial Breathing Mode in Metalic Carbon Nanotubes
碳纳米管中的径向呼吸模式的拉曼激发分布的线形示出强烈的干涉效应，每当出现强的光学跃迁被分离的小能量的影响。这是在金属锯齿形和手性管中的情况，其中由于二维石墨烯的电子能带结构的三角形翘曲，电子联合态密度中的一维奇异性被分裂。结果表明，这些干扰的正确建模是至关重要的（n，m）指数使用拉曼光谱的识别。
2004-08-26 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
Thermal stability of a free nanotube from single-layer black phosphorus
与石墨烯片制备的碳纳米管类似，理论上也可以通过卷曲矩形单层黑磷（SLBP）来制备黑磷纳米管（BPNT）。本文采用分子动力学模拟研究了原子热振动对BPNT失效的影响。模拟中涉及两种类型的双壳BPNT，这是通过将矩形SLBP分别沿其扶手椅/褶皱方向和锯齿方向（面内法线）卷曲而获得的。在有限温度下，由于管的曲率和原子的剧烈热振动，管外壳上的键处于张力状态。当具有这种伸长的键的长度接近其临界值时，即，0.279 nm，或者由于键角变化较大，两个非键合磷原子之间的最小距离超过0.389 nm，管很快失效。计算并比较了扶手椅和锯齿形BPNT在有限温度下的临界稳定态。为了实现具有高鲁棒性的稳定BPNT，管的曲率应该减小或者管应该在较低温度下工作。只有当BPNT具有结构稳定性时，它才具有作为纳米线在未来纳米机电系统（NEMS）中的潜在应用。
2015-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Peculiar Width Dependence of the Electronic Property of Carbon Nanoribbons
纳米带（纳米石墨带）是类似于碳纳米管的碳系统。我们通过一组两个整数$<p,q>$来表征宽类纳米带，然后根据$p$和$q$来定义宽度$w$。电子性质探索这类纳米带。锯齿形（扶手椅型）纳米带具有与扶手椅型（锯齿形）纳米管类似的电子性质。纳米带的带隙结构表现出与金属或几乎金属纳米带的流状序列的谷结构。这些序列对应于由$w$索引的等宽曲线。我们揭示了纳米带的电子性质对宽度$w$的特殊依赖性。
2006-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemically active substitutional nitrogen impurity in carbon nanotubes
采用从头算密度泛函理论研究了锯齿形和扶手椅形半导体单壁碳纳米管中氮替代杂质的性质。在低浓度（小于1原子%）下，半导体管中的缺陷态变得空间局部化，并在带隙中形成平坦的能级。这样的定域状态使得杂质位点具有化学活性和电子活性。我们发现，如果两个相邻的管有他们的杂质面对彼此，管间共价键的形式。这一发现为隧道结开辟了一个有趣的可能性，以及通过选择性地在杂质位点与配体形成化学键来使适当掺杂的碳纳米管官能化。如果管间键密度足够高，则可以形成高度堆积的互连单壁纳米管束。
2004-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Broken Symmetry, Boundary Conditions, and Band Gap Oscillations in Finite Single Wall Nanotubes
我们已经展示了与有限单壁纳米管（SWNT）和边界条件相关的对称性破缺之间的相互作用如何以深刻的方式影响SWNT的电子性质。对于特征为p=k+1，q=k-l，p-q=2l，l= 0，1.的有限单壁碳纳米管（p，q），k，且k= 1，2...，我们发现，属于某个k的有限SWNT的带隙表现出类似的明确定义的振荡模式，但从扶手椅（l=0）到Z字形（l=k）SWNT，振幅逐渐减小。这些深刻的变化在这些有限的NTs作为分子尺度器件的基本组成部分的潜在利用方面具有诱人的意义。
2000-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Luttinger Parameter g for Metallic Carbon Nanotubes and Related Systems
利用无规相位近似（RPA）理论推导了金属碳纳米管的Luttinger参数g。结果与Tomonaga-Luttinger模型一致。所有的金属碳纳米管，无论它们是扶手椅管，锯齿管还是手性管，都应该具有相同的Luttinger参数g。然而，（10，10）碳豆荚应该具有比（10，10）碳纳米管更小的g值。通过施加栅极电压来改变费米能级对g值仅具有二阶效应。RPA理论是计算碳纳米管系统中等离子体激元能量的有效方法，无论基态是Luttinger液体还是Fermi液体。(This论文发表于PRB 66，193405（2002）。然而，Eqs. (6)（9）、（19）、（19）都是错的。
2003-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Many-body effects on the electronic and optical properties of strained semiconducting carbon nanotubes
我们提出了多体\textit{ab initio}计算的电子和光学性质的半导体锯齿形碳纳米管在单轴应变。GW方法被用来获得准粒子带隙，并与Bethe-Salpeter方程相结合，以获得光学吸收谱。我们发现电子带隙对应变的依赖性比之前基于紧束缚模型或密度泛函理论预测的更加复杂。此外，我们表明，激子能量和激子结合能显着依赖于应变，与几十毫电子伏每百分之应变的变化，但尽管这些强烈的变化的吸光度被发现几乎是独立的应变。我们的研究结果为理解和设计基于碳纳米管的光机系统提供了新的指导。
2013-06-24 cond-mat.mtrl-sci
