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
Monovacancy and Substitutional Defects in Hexagonal Silicon Nanotubes
本文利用第一性原理研究了单空位和替代缺陷的六方单壁硅纳米管的几何结构和电子结构。选择C、Al或P原子作为替代杂质。研究发现，单空位或替代杂质等缺陷会导致六边形单壁硅纳米管的变形。在这两种情况下，由于这种局部变形，在费米能级附近出现相对局部化的未占据态。讨论了不同替代杂质的几何和电子性质的差异。
2007-09-10 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
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
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
Adsorption properties and third sound propagation in superfluid $^4$He films on carbon nanotubes
研究了超流$^4$ He膜在碳纳米管上的吸附特性。吸附的一个主要因素是纳米管非常小的直径所产生的表面张力力。计算表明，即使当氦蒸汽增加到饱和压力时，表面张力也使管上的膜厚度保持很薄。由于圆柱形几何形状而减弱的范德华力也对此有贡献。这两种效应都起到降低沿着管的第三声传播的预测速度的作用。在直径约为1 nm的单壁纳米管上，似乎不可能出现超流性，因为即使在饱和时，膜厚度也小于3个原子层。然而，超流性在大直径纳米管束和多壁纳米管上是可能的。我们已经观察到第三个声音信号的平均直径为5纳米的纳米管束被喷涂到有机玻璃表面上，形成网络的管。
2008-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
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
Adsorption of He atoms in external grooves of single wall carbon nanotube bundles
计算了He原子在单壁碳纳米管束外槽势中的量子态。计算的基态能量被发现是在公平的协议与实验估计，这表明外槽网站是一个优先网站的实验研究的样品中的He气体的吸附。计算了低密度$^4$ He原子气体吸附在沟槽位置的比热。讨论了槽的特殊几何形状及其对吸附质量子态和比热的影响。
2002-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Vibrational properties of single-wall nanotubes and monolayers of hexagonal BN
我们报告的BN单壁纳米管和BN单层的振动特性的详细研究。我们的研究结果已经从一个完善的紧束缚模型补充静电模型来解释所产生的材料的极性性质的长程相互作用，这是不包括在紧束缚模型。我们的研究为BN单层和纳米管提供了丰富的数据，如声子能带结构，振动态密度，弹性常数等。对于纳米管，我们获得了作为结构参数的函数的光学活性模式的行为，并且我们将它们的频率与应用于BN单层的声子频率的区域折叠处理所获得的频率进行比较，发现两者之间普遍存在良好的一致性。
2002-11-08 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
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
Hydrogen storage in pillared Li-dispersed boron carbide nanotubes
从头算密度泛函理论研究表明，柱撑碳化硼纳米管的储氢质量密度大于6.0wt%，体积密度大于45 g/L.碳纳米管中的硼取代极大地提高了Li原子与纳米管的结合能，并且该结合能（~ 2.7 eV）大于锂金属的结合能（~1.7 eV），防止了锂在高锂掺杂浓度下的聚集（或偏析）。氢气在锂分散的碳化硼纳米管上的吸附能在10 ~24 kJ/mol之间，适合于在室温和常压下进行可逆的氢气吸附/脱附。
2007-03-20 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
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
Strain energy calculations of hexagonal boron nanotubes: An ab-initio approach
用从头计算方法研究了小直径六方硼纳米管的曲率效应。所考虑的硼纳米管的构象即扶手椅（3，3），锯齿形（5，0）和手性（4，2），分别由12，20和56个原子组成。应变能的评估，以检查曲率效应。结果表明，六边形BNT的应变能强烈依赖于半径，而三角形BNT的应变能依赖于半径和手性。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparative High Pressure Raman Study of Boron Nitride Nanotubes and Hexagonal Boron Nitride
对氮化硼多壁纳米管的高压拉曼实验表明，在~ 12 GPa时，~ 1367 cm-1处的振动模强度消失，并且在减压下不会恢复。相比之下，六方氮化硼的高压拉曼实验显示出在约13 GPa下从六方到纤锌矿的相变的明显特征，这在减压时是可逆的。这些结果与碳纳米管和石墨的压力行为进行了对比。
2006-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Deformations and Thermal Stability of Carbon Nanotube Ropes
研究了单壁碳纳米管（SWCNTs）晶绳的结构和热特性。通过激光照射产生的结晶化单壁碳纳米管的新型结晶绳表现出圆形六边形截面，与早期观察到的圆管相反。广泛的分子动力学（MD）模拟导致几个亚稳态结构的晶格特征在于不同的管截面，六边形，圆形六边形和圆形，并增加细胞体积。分析了不同管形之间的竞争，并与实验进行了比较。另一方面，单壁碳纳米管束在高温热处理下聚结形成多壁碳纳米管（MWCNT）。广泛的MD模拟确认SW-MW转换，并建议物理修补-和-撕裂机制的一致聚结的管。
2003-03-31 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
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
Quasi-one and two-dimensional transitions of gases adsorbed on nanotube bundles
采用巨正则蒙特卡罗模拟研究了Ar和Kr原子在碳纳米管绳（束）外表面的吸附行为。计算出的吸附等温线揭示了与两个相邻纳米管交叉点附近和平行的准一维原子线的连续产生相关的相变。
2000-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Substrate-dependent electrical transport in individual single-walled carbon nanotubes grown across SiO$_2$ and hexagonal boron nitride
Department of Applied Physics, The University of Osaka（大阪大学应用物理系）
通过在同一碳纳米管内直接比较SiO₂和hBN上的沟道，发现hBN衬底能提高碳纳米管的载流子迁移率，而本征小带隙不受影响。
2026-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Water on hexagonal boron nitride from diffusion Monte Carlo
尽管最近进行了一系列的实验和模拟研究，但缺乏对水分子与六方氮化硼相互作用强度的准确估计。在这里，我们报告的量子Monte Carlo结果的水单体的吸附在周期性的六方氮化硼片，这产生一个水单体的相互作用能为-84 +/- 5毫电子伏。我们使用的结果来评估几个广泛使用的密度泛函理论（DFT）交换相关泛函的性能，发现它们都偏离很大。然而，不同的吸附位点之间的相互作用能的差异，更好地再现DFT。
2015-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Adsorption of Back Side of Graphene
采用经典的分子动力学模拟和改进的Brenner REBO势研究了单个氢原子与单个石墨烯的相互作用。观察到三种相互作用，即吸附、反射和穿透。悬垂结构出现并在石墨烯的背面上产生吸附位点。据认为，背侧吸附发生在两个条件下，即入射的氢原子应具有大于石墨烯的六边形孔的势垒的入射能量，以及在氢原子穿过石墨烯之后，其不保持其动能被吸附位点捕获。该条件解释了随着入射能量的增加，背侧吸附的入射点在模拟中移动到石墨烯的六边形孔的外围。此外，当石墨烯的六边形孔通过氢原子入射到六边形孔的外围而扩展时，其势垒降低。
2007-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Experimental observation of the curvature-induced asymmetric spin-wave dispersion in hexagonal nanotubes
对弯曲磁性纳米物体的理论和数值研究预测了许多可以被称为磁手性效应的激励效应，这些效应并不源于固有的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用或表面诱导的各向异性。这些手征效应的起源是存在于所有磁性材料中的各向同性交换或偶极-偶极相互作用，但被曲率重整化。在这里，我们实验证明，曲率引起的影响源自偶极-偶极相互作用是直接观察到的测量自旋波传播的磁性纳米管与六角形截面，使用时间分辨扫描透射X射线显微镜。我们表明，色散关系是不对称的波矢量反转时，传播方向是垂直于静态磁化。因此，相同频率的反向传播自旋波表现出不同的波长。六方纳米管具有复杂的色散，这是由于自旋波模式局限于平面或平面之间的极端弯曲区域。实验和微磁学模拟得到的色散关系符合得很好。%的不对称自旋波输运存在于所有模式，促进磁振子应用的六边形纳米管。这些结果表明，自旋波输运在三维空间是可能的，偶极-偶极诱导的磁手征效应是显著的。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Substrate-induced structures of bismuth adsorption on graphene: a first principle study
采用第一性原理计算研究了强基底效应富集的Bi吸附单层石墨烯的几何和电子性质。六层衬底、波纹缓冲层和轻微变形的单层石墨烯都被模拟。通过分析不同吸附原子高度、吸附原子间距、吸附位置和六方位置的基态能量、铋吸附能和Bi-Bi相互作用能，对吸附原子排列进行了深入研究。Bi原子的六边形阵列由缓冲层和单层石墨烯之间的相互作用主导。温度的增加可以克服$\sim 50$ meV的能量障碍，并诱导三角形和矩形纳米团簇。最稳定和亚稳态结构与扫描隧道显微镜测量结果一致。态密度在费米能级处呈现有限值，在$\sim -0.2$ eV处呈现下降，在$\sim -0.6$ eV处呈现峰值，如在隧穿电导的实验测量中所观察到的。
2016-02-23 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
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
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
Application-Driven Synthesis and Characterization of Hexagonal Boron Nitride on Metal and Carbon Nanotube Substrates
在二维材料中，h-BN是独一无二的，具有大的带隙（~6 eV）和高的热导率（>400 W/m/K），在电绝缘体中仅次于金刚石。迄今为止，大多数电子研究都依赖于从大块晶体剥离的h-BN;然而，对于可扩展的应用，该材料必须通过化学气相沉积（CVD）等方法合成。在这里，我们展示了单晶铂和碳纳米管（CNT）衬底上通过CVD合成的单层和少层h-BN，还比较了这些薄膜与沉积在更常用的多晶Pt和Cu生长衬底上的h-BN。在单晶Pt上生长的h-BN膜具有较低的表面粗糙度，并且比来自多晶Pt箔的膜在空间上更均匀，并且我们的电化学转移工艺允许这些昂贵的箔被重复使用而没有可测量的退化。此外，我们证明单层h-BN作为一种保护层，3.33 $\unicode{x212B}$屏障保护二硫化钼在高温下免受损害，并讨论了其他应用程序，利用保形h-BN沉积在各种基板上，在这项工作中展示。
2020-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anodic TiO2 nanotube layers: why does self-organized growth occur - A mini review
本综述概述了10多年来金属自组织阳极氧化形成的有序氧化物结构（纳米管层，六方孔排列）的合成和应用研究的重点。特别是，我们解决的问题后的关键因素，导致壮观的自排序的阳极氧化物的生长过程中，最终产生的形态，如高度有序的二氧化钛纳米管阵列和类似的结构。为什么会形成管和孔-控制这些过程的关键参数是什么？
2016-10-12 cond-mat.mtrl-sci
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
Novel Precursors for Boron Nanotubes: The Competition of Two-Center and Three-Center Bonding in Boron Sheets
我们提出了一类新的硼片，由三角形和六边形图案组成，比迄今为止考虑的结构更稳定，因此很可能是硼纳米管的前体。我们描述了一个简单而清晰的图片中的硼片的电子键合，并强调了三中心键合的重要性和它的竞争与两个中心键合，这也可以解释最近发现的硼富勒烯的稳定性。我们的研究结果要求重新考虑文献上的硼片，纳米管和集群。
2007-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Water on Pristine Graphene: A van der Waals Density Functional Study with the vdW-C09 Approach
Universidade Federal da Bahia（巴伊亚联邦大学）；Universidade Federal de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦大学）
本研究利用vdW-C09方法研究了水分子在石墨烯上的吸附行为，揭示了吸附能和构型特征，证实了纯石墨烯的非反应性和疏水性。
2026-02-09 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
Cubic to hexagonal iron phase transition promoted by interstitial hydrogen
利用从头计算密度泛函理论研究了间隙氢对铁沿Bain途径从bcc到hcp相变的热力学作用。杂质产生内部应力场，该应力场可以通过晶格的四元畸变释放，促进bcc（铁磁）$\rightarrow$ fcc（受抑反铁磁）$\rightarrow$ hcp（铁磁）转变。铁的晶格转变伴随着强烈的磁重组和晶胞体积的突然变化，这可能是铁在吸氢时脆化和机械失效的原因之一。
2011-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of fcc-Palladium nano-crystals with Hydrogen during PECVD growth of Carbon nanotubes
采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术，以乙炔和氨水为溶剂，在钯片上成功地制备了碳纳米管。比较了两种不同的装置，并解释了最佳生长条件的条件。通过透射电子显微镜（TEM）对样品的电子衍射图进行了详细的分析，结果表明Pd的晶格发生了膨胀，这可以用fcc-PdHx（x=0. 1.对于x=1.. 2首次报道了六方晶系PdH_2的研究结果，其晶格间距与氢含量无关。当样品随后用氢气处理时，fcc-PdH和hcp-PdH 2的量增加。提供了一个增长模型。
2003-04-14 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
Excitonic effects in optical absorption and electron-energy loss spectra of hexagonal boron nitride
基于第一性原理计算，对六方氮化硼的光学和能量损失谱进行了新的解释。我们发现，这两个光谱不能解释的独立粒子跃迁，但强烈主导激子效应。最低的直接和间接差距比以前报告的要大得多。直接带隙为6.8 eV。在6.1eV处的第一吸收峰是由于具有0.7eV的结合能的激子。我们表明，这种强烈约束的Frenkel激子也是负责的π等离子体激元的能量损失函数的低频肩。纳米管研究的影响进行了讨论。
2005-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced H$_2$ storage capacity of the bilayer hexagonal Boron Nitride(h-BN) incorporating Van der Waals interaction under applied external electric field
轻质2D材料由于其大的表面积正在研究其储氢应用。研究了氢在电场诱导h-BN双层膜上的吸附特性。根据我们的理论计算，双层的总存储容量为6.7重量%，Eads为0.308 eV/H $_2$。在没有外加电场的情况下，H-$_2$分子从h-BN双层体系中的脱附温度为243 K。在外加电场作用下，E $_{\rm ads}$在0.311-0.918 eV/H $_2$范围内，脱附温度为245-725 K。电荷转移分析表明，h-BN双层膜与H $_2$分子之间的电荷转移为0.001-0.008 |e|。吸附机理为弱范德华相互作用。我们的研究结果表明，外部电场提高了平均吸附能以及脱附温度，从而使h-BN双层储氢的一个有前途的候选人。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Geometrical structure effect on localization length of carbon nanotubes
在紧束缚近似下计算了碳纳米管的局域化长度和态密度。通过与方形晶格管的相应结果进行比较，发现六边形结构对碳纳米管的态密度和局域长度行为有很大影响。
2005-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in boron nitride nanotubes: dimensionality effects
我们发现，氮化硼（BN）纳米管的光吸收光谱是由强束缚激子。我们的第一性原理计算表明，第一和主导激子峰的结合能敏感地依赖于系统的维数，从块状六方BN中的0.7 eV到单层BN中的2.1 eV到假设的（2，2）管中的3 eV以上。这种激子的强烈局部化性质决定了其结合能随着管直径的增加而向片值的快速收敛。第一激子峰的绝对位置几乎与管半径和系统维数无关。这为观察到的不同管和本体hBN的“光学间隙”恒定性提供了解释[R. Arenal等人，出现在Phys.Rev.Lett。（2005）]。
2005-08-29 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
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
Hexagonal BeX (X: S, Te) monolayer as potential electrode material for alkali metal-ion batteries: A DFT perspective
本文基于密度泛函理论研究了六角 BeS 和 BeTe 单层作为碱金属离子电池电极材料的性能，发现其具有高稳定性、低扩散势垒和高达 1305 mAh g-1 的存储容量。
2025-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Ordering of rare gas films on a decagonal Al-Ni-Co quasicrystal
本文综述了准晶表面稀有气体膜的研究进展。用低能电子衍射（LEED）研究了Al-Ni-Co十次面上的吸附行为。这些研究的结果促进了理论模型的发展，该模型成功地再现了实验中发现的热力学参数。巨正则蒙特卡罗（GCMC）模拟的吸附结构的实验观察结果一致，并提供了更深入的了解的性质的顺序。一个一阶的超导体的无公度的转变，涉及到从准晶的五倍结构的过渡到一个周期性的六角结构被发现和表征的单分子层。在LEED研究中观察到的六方结构的五个旋转域在GCMC研究中被示出由本质上是熵的五边形缺陷介导，而不是由衬底缺陷介导。GCMC研究发现，在同一表面上，Kr、Ar和Ne没有任何这样的跃迁。这种转变的详细分析导致的结论是，六方层的形成取决于匹配的气体和基板的特征长度。
2006-10-24 cond-mat.mtrl-sci
