From Layers to Nanotubes: Transition Metal Disulfides TMS2
MoS2和WS2层状过渡金属二硫属化物是块体形式的间接带隙半导体。薄到单层，它们经历转变并成为直接带隙材料。这种层状结构可以折叠形成纳米管。我们在这里提出的电子结构之间的比较散装，单层和管状形式的过渡金属二硫化物使用第一性原理计算。我们的研究结果表明，扶手椅型纳米管仍然是间接带隙半导体，类似于体系统，而锯齿形纳米管，像一个单层，是直接带隙材料，这表明有趣的潜在应用在光电子学。
2013-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Metal-to-semiconductor transition in squashed armchair carbon nanotubes
利用紧束缚分子动力学和格林函数方法研究了挤压后扶手椅型碳纳米管的电子输运性质。我们展示了一个金属到半导体的transistion，而挤压的nanotubes和一般机制，这种transistion。正是纳米管中两个亚晶格的区别在费米能附近打开了一个能隙。我们表明，过渡必须实现的镜像对称性和键的形成在压扁的纳米管的扁平面之间的破坏的综合效果。
2003-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Probing the role of carbon solubility in transition metal catalyzing Single-Walled Carbon Nanotubes growth
支持单壁碳纳米管生长的金属催化剂表现出不同的碳溶解度和化学反应活性。为了具体评估碳溶解度的作用，我们利用为Ni-C合金建立的紧密结合模型的物理透明度，开发金属碳模型，其中除了碳溶解度之外的所有属性都是相似的。这些模型被用来分析碳掺入机制，由此引起的金属/碳壁界面性质的修改，以及相关的纳米管生长机制。微调碳的溶解度被证明是必不可少的，以支持可持续的增长，防止增长终止的纳米颗粒封装或分离。
2017-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Metal nanoring and tube formation on carbon nanotubes
从第一性原理出发，研究了铝覆盖单壁碳纳米管（SWNT）的结构和电子性质。比铝管相互作用更强的铝-铝相互作用阻碍了均匀的金属覆盖，并因此引起聚集。然而，具有良好限定图案的稳定铝环和铝纳米管也可以在半导体SWNT周围形成并导致金属化。对Al纳米环中的持续电流进行了讨论，结果表明，在单壁碳纳米管的中心可以感应出很强的磁场。
2002-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Variable Electron-Phonon Coupling in Isolated Metallic Carbon Nanotubes Observed by Raman Scattering
我们报告了在自由悬浮的金属碳纳米管的定义的手性指数的高能量（G）拉曼模式的广泛和弱不对称的功能的存在。观察到峰宽（从12 cm-1到110 cm-1）的显着变化作为纳米管的手性结构的函数。当纳米管被静电门控时，峰宽减小。拉曼特征的宽度被理解为声子与电子-空穴对耦合的结果，其强度随纳米管手性指数和费米能的位置而变化。
2007-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Trends in Metal Oxide Stability for Nanorods, Nanotubes, and Surfaces
纳米结构的形成能在决定其性质，包括催化活性方面起着重要作用。对于15种不同的金红石和8种不同的钙钛矿金属氧化物的情况下，我们发现，密度泛函理论（DFT）计算的（2，2）纳米棒，（3，3）纳米管，（110）和（100）表面的形成能可以半定量地描述的金属-氧键断裂的分数和键带中心的块状金属氧化物。
2010-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Finite Deformed Length in Carbon Nanotubes
有限变形长度的效果是通过挤压扶手椅（10，10）单壁碳纳米管与两个有限的尖端证明。只有当变形长度足够长时，才能在金属管中形成有效的金属-半导体-金属异质结。用量子隧道效应解释了有限变形长度的影响。并从金属-半导体-金属异质结的角度提出了纳米器件的概念设计。
2003-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Exciton-Phonon Sideband in Individual Metallic Single-Walled Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管（SWCNTs）是准一维体系，具有弱的库仑屏蔽和增强的电子-声子相互作用，是金属态激子和激子-声子耦合的良好候选材料。在这里，我们报告单个金属单壁碳纳米管的背散射反射实验。在手性指数为（13，10）的金属单壁碳纳米管中观察到了与第一个光学跃迁峰相距0.19 eV的激子-声子边带，这为金属单壁碳纳米管中激子的存在提供了明确的证据。从反射光谱估计静态介电常数为10。
2009-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Metal-Boron Nanotubes
受到晶体二硼化物如AlB_2的启发，提出了纳米管材料。原子结构，特别是基本的化学问题，在哪里把铝原子，以稳定的纳米管Al-B系统，研究使用密度泛函计算原型系统。优化的管状原型被发现是竞争力的能量与他们的散装结晶同行。所有的管状Al-B系统的调查计算是金属。
2001-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Aligned metal oxide nanotube arrays: key-aspects of anodic TiO2 nanotube formation and properties
在过去的十年里，自对准TiO2纳米管吸引了巨大的科学和技术的兴趣，由于其预期的影响，能源转换，环境修复和生物相容性。在本手稿中，我们审查的基本原则，支配阳极二氧化钛纳米管的自组织启动。我们从一个基本问题开始：为什么会发生自组织？我们说明了固有的关键机制方面，导致管生长在各种不同的形态，如波纹壁管，光滑管，堆栈和竹型管，重要的是双壁TiO 2纳米管与单壁管的形成，以及它们的物理和化学性质的巨大差异。我们展示了如何双壁和单壁管层可以从金属基材上分离，并利用强大的自立膜的制备。最后，我们展示了如何通过选择正确的生长方法来显著改善TiO 2纳米管的特定功能特性，例如，可以实现增强的电子迁移率、本征掺杂、或在极高温度下结晶成纯SiO2。这反过来又可以在广泛的应用中构建基于阳极TiO 2的高性能器件。
2016-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Metal Element in Catalytic Growth of Carbon Nanotubes
利用第一性原理计算，我们模拟了碳纳米管在后过渡金属（Ni，Pd，Pt）和钴（Cu，Ag，Au）纳米颗粒上的化学气相沉积（CVD）生长。该过程进行了分析，在单和双原子碳物种的结合，它们的扩散途径，和不断增长的碳纳米管的稳定性。我们发现，扩散途径可以通过选择催化剂和碳前体来控制。CNT通过扶手椅边缘的结合比通过锯齿形边缘的结合更有利，但相对稳定性在金属之间变化显著。钴金属，特别是铜，被发现有利于CVD生长的碳纳米管在低温和窄的手性分布。
2008-04-02 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
Nanotube-Metal Junctions: 2- and 3- Terminal Electrical Transport
我们通过对电子通过理想的2-和3-端结的传输进行第一性原理计算，解决了碳纳米管和金属电极之间的电接触质量，从而揭示了管-金属导电的物理极限。所构建的结构模型涉及在大多数实验中由电极的金属原子包围管;我们考虑由Au或Pd包围的金属（5，5）和n掺杂半导体（10，0）管。在金属管的情况下，在大接触面积的极限下，接触电导接近理想的4e^2/h。对于三端，不同传输通道之间的磁通分配强烈依赖于金属材料。Pd电极具有几乎完美的管-电极传输，因此关闭了沿管的直线传输。我们的研究结果与最近的一些实验报告，澄清了理论和实验之间的根本分歧。
2006-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Schottky barriers at metal-finite semiconducting carbon nanotube interfaces
利用自洽紧束缚理论研究了金属-半导体碳纳米管界面的电子性质随碳纳米管长度的变化。我们发现势垒的形状取决于电荷转移的长程尾，导致注入势垒厚度相当于纳米管长度的一半，直到纳米管达到体积极限。随着纳米管长度的增加，纳米管结的电导表现出从隧穿到热激活输运的转变。
2003-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Which nanowire couples better electrically to a metal contact: armchair or zigzag nanotube?
手性如何影响纳米管与金属接触的电子耦合的基本问题对于纳米管作为纳米线的应用是重要的。我们表明，金属锯齿形纳米管优于扶手椅纳米管作为纳米线，通过建模的金属纳米管界面。更具体地说，我们表明，作为耦合强度的函数，扶手椅型纳米管的总电子透射率增加，并倾向于被钉扎接近统一的费米波矢量接近金的金属。相反，锯齿形纳米管的总透射率增加到最大可能值2。这些影响的起源在于波函数的细节，这是解释。
2001-02-22 cond-mat.mes-hall 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
Scaling analysis of Schottky barriers at metal-embedded semiconducting carbon nanotube interfaces
我们提出了一个原子的自洽紧束缚研究的电子和传输特性的金属半导体碳纳米管接口作为纳米管通道长度的函数时，纳米管线的末端埋在电极内。我们表明，相对于金属费米能级的纳米管能带结构的阵容强烈地依赖于金属的功函数，但弱的接口的细节。我们分析了长度依赖的传输特性，预测从隧穿热激活的运输与增加纳米管通道长度的过渡。
2004-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure Effects on the Atomic and Electronic Structure of Aligned Small Diameter Carbon Nanotubes
用密度泛函方法计算了小直径单壁碳纳米管在静水压力下的电子性质。观察到了伴随着结构变化的突然压力诱导的超导体-金属和金属-半导体转变。发现了新颖的和意想不到的单胞纳米管横截面。观察到这些管在非常高的压力下形成互连结构。电子结构的巨大变化和不同的小直径纳米管在不同压力状态下响应的能力表明它们在高压多开关器件中的用途。
2008-08-27 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
Efficient Growth and Characterization of One Dimensional Transition Metal Tellurides Inside Carbon Nanotubes
原子薄的一维（1D）范德华线的过渡金属monochalocogenides（TdR）已被预期为集成纳米电子学的有前途的构建块。虽然在过去的几十年里，科学家们一直无法可靠地生产TMM纳米线，但我们最终展示了在碳纳米管（CNT）内自下而上制造MoTe纳米线的方法。尽管如此，目前的合成方法是基于反应性MoTe2的真空退火，并限制了对各种TdR的访问。在这里，我们报告了一个扩展的框架，高产率合成的一维碲化物，包括WTe，一个前所未有的家庭的碲。实验和理论分析表明，选择合适的金属氧化物作为前体提供了有用的产率为他们的表征。这些TMM纳米线在可见光区域表现出显著的光吸收。更重要的是，可以通过封装不同的TMM纳米线来调节CNT的电子性质。
2020-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Metal-Semiconductor Transition in Armchair Carbon Nanotubes by Symmetry Breaking
扶手椅型碳纳米管的电子能带结构可以被具有角度依赖性的势显著改变。在紧束缚方案下研究了不同的角模V_q ~ cos（q* θ）。使用对称性参数，我们证明了在这些金属纳米管的带隙开口时，一定的选择规则是满足潜在的和纳米管结构。我们估计的带隙开放作为外部的潜在的强度和纳米管半径的函数，并提出了一个有效的机制，金属-半导体过渡的组合不同形式的扰动。
2005-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi-level alignment at metal-carbon nanotube interfaces: application to scanning tunneling spectroscopy
在任何金属-碳纳米管界面处存在电荷转移，并且感生的界面场确定碳纳米管能带结构相对于金属费米能级的位置。在单壁碳纳米管（SWNT）的情况下，支持在金衬底上，我们表明，电荷转移引起的局部静电势扰动，从而引起所观察到的费米能级移动在扫描隧道光谱（STS）测量。我们还讨论了这项研究的相关性，最近的实验碳纳米管晶体管，并认为费米能级对准将是不同的碳纳米管晶体管与低电阻和高电阻接触。
1999-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contact Dependence of Carrier Injection in Carbon Nanotubes: An Ab Initio Study
我们结合从头算密度泛函理论与运输计算提供了一个微观的基础区分良好和不良的金属接触纳米管。比较Ti和Pd作为不同的接触金属的例子，我们追溯到Pd的金属纳米管杂化的性质所观察到的优越性。基于大规模的Landauer输运计算，我们建议，“最佳”的金属纳米管的接触结合了一个弱的杂交与金属和纳米管之间的大接触长度。
2006-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of contact bonding on electronic transport in metal-carbon nanotube-metal systems
我们研究了界面键的排列对金属-纳米管-金属体系电子输运特性的影响。采用非平衡Green泛函方法，结合紧束缚和扩展Huckel哈密顿量，计算了有限长无缺陷扶手椅型和锯齿型单壁碳纳米管与Au（111）金属接触的输运性质.我们的计算表明，电极材料不是唯一的因素，规则的接触透明度。事实上，对于相同的电极，但改变纳米管螺旋度，我们已经观察到由于频带混合和干扰的透射光谱的整体复杂的行为。这两种模型的比较表明，紧结合的方法不能给出一个令人满意的表示时，C-C和Au-C化学键的更准确的描述被认为是一个令人满意的传输函数。我们还研究了界面几何形状变化对导电的影响，发现接触纳米管的距离有显着的影响，而接触纳米管的对称性起着边缘，但明显的作用。
2006-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal-Semiconductor Transition and Fermi Velocity Renormalization in Metallic Carbon Nanotubes
角扰动通过破坏管对称性来修改扶手椅（和其他金属）碳纳米管的能带结构，并且当满足某些选择规则时可以引起金属-半导体转变。的对称性要求适用于纳米管和微扰电位，研究内的非正交$π$轨道紧束缚方法。扰动被认为是两个类别：一个现场的静电势和晶格变形，改变了场外跳跃积分。扶手椅型纳米管由于其高度对称性而被证明对二阶微扰理论中的金属-半导体转变具有鲁棒性，但可以通过将微扰级数扩展到更高阶或通过组合不同类型的势来开发非零间隙。假设$π$轨道之间的正交性，导致一个意外的电子空穴对称性和额外的选择规则，弱打破非正交理论。这些结果进一步推广到任意手性的金属纳米管。
2005-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupling of carbon nanotubes to metallic contacts
碳纳米管-金属接触的建模从基础和应用的角度来看都是重要的。对于许多应用，重要的是设计接触，使得传输由纳米管的固有特性而不是接触的细节决定。在本文中，我们计算了电子从一个纳米管到一个自由电子金属，这是侧面接触的传输概率。如果金属-纳米管界面足够有序，我们发现k矢量守恒在确定耦合中起着重要的作用，其物理性质取决于接触面积、管直径和手性。本文的主要结果是：（i）电导尺度与接触长度，在实验中已经观察到的现象和（ii）在金属和纳米管之间的均匀耦合的情况下，金属费米波矢量的阈值（低于该耦合是微不足道的）取决于手性。无序和小的相位相干长度放松了k矢量守恒的需要，从而使耦合更强。
2001-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of Janus transition metal dichalcogenide nanotubes: An ab intio study
从第一性原理出发，研究了Janus过渡金属二硫属化物（TMD）纳米管的机电响应。特别是，考虑到扶手椅和锯齿形变体的27个选择Janus TMD纳米管，我们确定带隙和电荷载流子的有效质量的变化时，轴向和扭转变形，使用密度泛函理论（DFT）。我们观察到，金属纳米管保持不受影响，而在半导体纳米管的带隙线性和二次轴向和剪切应变，分别减少，导致半导体-金属过渡。此外，我们还发现随着应变的增加，空穴和电子的有效质量分别不断减小和增加，从而导致n型-p型半导体的转变.我们表明，这种行为是轨道的再杂化的结果，而不是原子之间的电荷转移。总的来说，机械变形形成了一个强大的工具，用于定制半导体Janus TMD纳米管的电子响应。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Torsional strain engineering of transition metal dichalcogenide nanotubes: An ab initio study
研究了扭转变形对单壁过渡金属二硫属化物（TMD）纳米管电子性质的影响。特别是，考虑到45个选择扶手椅和锯齿形TMD纳米管，我们进行了自适应Kohn-Sham密度泛函理论计算，以确定扭曲的带隙和载流子的有效质量的变化。我们发现，金属纳米管保持这样，即使在变形后，而半导体纳米管的经验减少带隙扭曲-原来直接带隙变成间接-导致半导体到金属的过渡。此外，空穴和电子的有效质量随着扭曲度的增加而不断减小和增加，导致了n型到p型半导体的转变.我们发现，这种行为可能是由于金属和硫族元素原子中的轨道的再杂化，而不是它们之间的电荷转移。总的来说，扭转变形是设计半导体TMD纳米管电子特性的一个强大途径，可应用于传感器和半导体开关等设备。
2021-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Tuning the electrical conductivity of nanotube-encapsulated metallocene wires
我们分析了一个新的家庭的碳纳米管为基础的分子线，通过封装金属茂分子内的纳米管。我们的模拟，这是基于非平衡格林函数技术和密度泛函理论的组合，表明这些线可以被设计为表现出理想的磁输运效应用于自旋电子器件。所提出的结构还应该对室温波动具有弹性，并且预计具有高产量。
2006-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Boron Nitride Nanotubes as Templates for Half-Metal Nanowires
我们调查通过DFT/GGA+U计算的电子和结构性质的磁性纳米管组成的氧化铁单层和（n，0）氮化硼（BN）纳米管，与n范围从6到14。FeO包覆纳米管的形成能小于小颗粒的形成能，表明FeO分子可能包覆在BN纳米管上，而不是聚集形成FeO块体。我们提出了一个连续模型的FeO覆盖BN纳米管的形成能量，预测BN管的直径约为13微米是最稳定的。与碳纳米管不同，FeO包覆BN纳米管的能带结构不能通过对FeO层的能带结构进行切片来获得，其曲率以及与BN管的相互作用决定了其电子行为。因此，这些电子管是半导体、本征半金属或半半金属，它们可以变成带电子和空穴的半金属。这样的结果在自旋电子学中可能是重要的。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of One-dimensional Chains of Metal Atoms in Nanotubes
利用第一性原理总能量赝势计算方法，研究了钾和铝的碳纳米管链的性质。对于BN管，金属链与管之间几乎没有相互作用，并且这些管的导电性是通过位于管内部的载流子来实现的。相比之下，对于小半径的碳纳米管，有两种类型的相互作用：电荷转移（碱金属原子占主导地位）导致强离子凝聚力，和杂化（多价金属原子）导致较小的凝聚力。对于碳管中的铝原子链，我们表明，这两种效应的贡献。分析了与这些受限金属原子链有关的新的电子性质。
1995-08-25 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Scaling analysis of electron transport through metal-semiconducting carbon nanotube interfaces: Evolution from the molecular limit to the bulk limit
我们对金属-半导体碳纳米管界面的电子和输运性质进行了标度分析，作为相干输运机制内纳米管长度的函数，该分析充分考虑了金属-纳米管界面的原子尺度电子结构和三维静电学。基于实空间格林函数的自洽紧束缚理论。作为第一个例子，我们研究通过将有限尺寸的单壁碳纳米管（SWNT）通过末端的悬挂键连接到高功函数和低功函数金属电极上形成的器件。我们分析了肖特基势垒形成在金属-纳米管界面的性质，通过检查静电，带阵容和金属-单壁碳纳米管分子-金属结的电导作为单壁碳纳米管分子长度和金属-单壁碳纳米管耦合强度的函数。我们发现，受限的圆柱形的几何形状和原子性质的电子过程中的金属-单壁碳纳米管界面导致不同的物理图片的平面金属-半导体界面的能带排列。我们分析了温度和长度依赖性的单壁碳纳米管结的电导，这表明从隧道热激活为主的运输与增加纳米管长度的过渡。由于单壁碳纳米管结内导电通道的数量有限，电导的温度依赖性比平面金属-半导体界面的电导的温度依赖性弱得多。我们发现，金属-单壁碳纳米管分子-金属结的电流-电压特性是敏感的模型的电位响应所施加的源极/漏极偏置电压。
2004-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in carbon nanotubes coupled to transition metal atoms
研究了锯齿形和扶手椅形单壁碳纳米管与过渡金属Ni原子纳米线相互作用的电子结构。Ni纳米线在费米能处产生大的电子态密度（DOS）。增强DOS的自旋状态和定位的过渡金属线（内部或外部的纳米管）的依赖关系进行了研究。电子-声子相互作用的初步估计表明，这种系统可能具有$\sim$ 10-50 K的超导转变温度。纳米管“绳”中观察到的超导电性迹象也可能与本征过渡金属杂质的影响有关。
2002-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Structural and electronic properties of the metal-metal intramolecular junctions of single-walled carbon nanotubes
通过对碳纳米管进行分层处理并引入拓扑缺陷，实现了金属（11，8）和（9，6）碳纳米管沿其公共轴的分子内连接.采用密度泛函理论（DFT）和普适力场（UFF）相结合的方法，优化了IMJ各构型的原子结构，并在此基础上对其电子性质进行了四轨道紧束缚计算.不同的拓扑缺陷结构和它们在IMJ界面上的分布被发现，显示出决定性的影响的局域态密度，而σ-π耦合效应是可以忽略的费米能量（EF）附近。最后，提出了一个新的IMJ模型，它可能反映了实验中观察到的M-M IMJ的真实原子结构[Science 291，97（2001）]。
2005-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Ab initio study on the electromechanical response of Janus transition metal dihalide nanotubes
本研究基于Kohn-Sham密度泛函理论，探讨了Janus过渡金属二卤化物纳米管在拉伸与扭转形变下的电子响应，发现带隙随应变呈特定规律变化且与面内d轨道贡献相关。
2022-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Symmetry Based Properties of the Transition Metal Dichalcogenide Nanotubes
发现了具有任意手性的无机MoS_2和WS_2微米管和纳米管的单层、2Hb和3R多型体的完全几何对称群（线组），这可用于找到足以确定管的完全几何结构的代表性原子的坐标。然后讨论了由对称性导出的一些物理性质：电子带简并度、选择定则、二阶张量和二阶势的一般形式、声子谱。
2000-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electronic and optical properties of metal-doped TiO$_2$ nanotubes: Spintronic and photocatalytic applications
TiO $_2$纳米管（TNTs）具有独特的几何结构，通过适当的金属掺杂可以提高其光催化性能，在清洁燃料生产等方面具有很大的应用潜力。在这种情况下，我们提出了一个详细的调查的磁性，电子和光学性质的过渡金属掺杂的TNT，基于混合密度泛函理论。特别是，我们重点关注$3d$、$4d$以及选定的$5d$过渡金属掺杂TNT。因此，我们能够解释在各种实验中观察到的增强的光学活性和光催化灵敏度。我们发现，例如，Cr和W掺杂的TNT可以用于水分解和二氧化碳还原等应用，以及用于自旋电子器件。水裂解的最佳候选者是Fe掺杂TNT，与实验观察一致。此外，我们的研究结果提供了有价值的提示，为未来的实验研究的铁磁/自旋电子学行为的金属掺杂的二氧化钛纳米管。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible Metal-Semiconductor Transition of ssDNA-Decorated Single-Walled Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管的场效应晶体管（FET）测量显示在DNA螺旋缠绕后从金属转变为p型半导体。发现水对于激活SWNT-ssDNA杂交体中的这种金属-半导体转变至关重要。拉曼光谱证实了电行为的相同变化。根据我们的从头计算，在水分子存在下，由于电荷转移，带隙可以在具有包裹的ssDNA的金属单壁碳纳米管中打开。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality dependent frequency shift of radial breathing mode in metallic carbon nanotubes
预测了金属单壁碳纳米管径向呼吸模的声子频移随费米能的变化。扶手椅型纳米管没有表现出任何频移，而锯齿型纳米管表现出声子软化，但这种软化与加宽无关。这种手性依赖性源于曲率诱导的能隙和径向呼吸模式的特殊电子-声子耦合机制。由于粒子-空穴的对称性，只有离位形变势对频移有贡献。另一方面，在位势对拉曼强度有贡献，径向呼吸模式强度比$G$带的强度强。讨论了径向呼吸模频移的手征依赖性与$Γ$点光学声子频移之间的关系。
2008-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Templated Dewetting-Alloying of NiCu Bilayers on TiO$_2$ Nanotubes Enables Efficient Noble Metal-Free Photocatalytic $H_2$ Evolution
在原始TiO $_2$上的光催化$H_2$析出反应的特征在于由于载流子的捕获和复合以及由于电子转移的缓慢动力学而导致的低效率。贵金属（主要是Pt、Pd、Au）纳米颗粒通常作为助催化剂修饰在TiO $_2$表面上以达到合理的光催化产率。然而，由于贵金属的高成本，正在开发替代金属助催化剂。在这里，我们介绍了一种方法来制造一个有效的贵金属自由光催化平台的$H_2$演变的基础上合金化NiCu助催化纳米粒子在阳极TiO $_2$纳米管阵列的表面。采用等离子体溅射法在TiO $_2$纳米管表面制备了NiCu双层膜。进行随后的热处理，导致去湿，即，由于表面扩散，Ni和Cu溅射层同时彼此混合并在纳米管表面分裂成NiCu纳米颗粒。该方法允许完全控制合金化纳米颗粒的关键特征，例如它们的组成、功函数和对$H_2$生成的助催化能力。由等量的Ni和Cu组成的去湿合金化的助催化纳米颗粒不仅比纯Ni或Cu纳米颗粒具有更高的反应性，而且还导致$H_2$的生成速率可以与通过TiO $_2$纳米管阵列的常规贵金属（Pt）装饰获得的生成速率相当。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Torsional moduli of transition metal dichalcogenide nanotubes from first principles
采用从头算密度泛函理论计算了单壁过渡金属二硫属化物（TMD）纳米管的扭转模量。具体而言，考虑到45个选择TMD纳米管，我们进行了适当的DFT计算，以计算这些材料的扶手椅和锯齿形变体在低扭转制度和实际相关的直径的扭转模量。我们发现扭转模量遵循以下趋势：MS $_2$ $>$ MSe $_2$ $>$ MTe $_2$。此外，模量显示幂律依赖于直径，与缩放一般接近立方，如各向同性弹性连续模型预测。特别是，剪切模量计算与各向同性关系的杨氏模量和泊松比，这两个也是使用自适应DFT计算的预测是在良好的协议。最后，我们开发了一个线性回归模型的TMD纳米管的扭转模量的基础上的性质/特征的金属-硫族元素键，并表明，它是能够作出合理准确的预测。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Toroidal Carbon Nanotubes with Encapsulated Atomic Metal Loops
环形碳纳米管可以用作原子金属线的封装环的宿主。这种复合结构已被分析使用密度泛函理论的半导体C $_{120}$环面封装链的Fe，Au和Cu原子。铠装金属项链形成锯齿形结构，并将HOMO/LUMO带隙降低到小于0.1 eV。铁复合物是铁磁性的，其磁矩基本上与体心立方铁的磁矩相同。这些环形复合材料的方位角对称性表明，它们可能提供与直的金属封装的碳纳米管无关的新的电磁特性。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Carbon nanotube/metal corrosion issues for nanotube coatings and inclusions in a matrix
腐蚀是金属中固有的不可避免的现象，即使对该主题进行了大量研究，也没有发现完全防止腐蚀的理想保护。然而，诸如使用保护涂层和修改材料的结构或成分的方法已被用于减缓逐渐腐蚀，幸运的是，它们被证明是非常有益的。研究的重点已经转移到整合新的材料和结构，以提高复合材料的耐腐蚀性。碳纳米管（CNTs）由于其化学惰性和高的机械、电气和热性能而成为一种有吸引力和有前途的填料。碳纳米管可以通过在金属上形成钝化层并促进富锌聚合物（ZRP）涂层中的牺牲保护来填充金属和聚合物基复合材料的间隙，因此可以用作防腐蚀填料。本文综述了已进行的研究，以更好地了解碳纳米管对复合材料耐腐蚀性的影响。因此，在金属基复合材料（MMC），大部分的工作已经进行了电沉积涂层，即镍基碳纳米管复合材料，其中显示出改善的耐腐蚀性CNT添加。另一方面，有一些论文研究了镁基碳纳米管复合材料的耐腐蚀性，其腐蚀结果与其他金属-碳纳米管复合材料的结果相矛盾。对于ZRP或聚合物基涂层，有一些论文研究了CNT对所述复合材料的腐蚀的影响。碳纳米管可以增强涂层与基体之间的结合力，并通过形成导电网络，促进Zn颗粒的牺牲保护，从而提高耐腐蚀性。
2018-11-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Electron transport in carbon nanotube-metal systems: contact effects
碳纳米管（CNT）在迅速发展的分子电子学领域具有很大的应用潜力。由于两个电子带穿过费米能级，无限长的单壁金属碳纳米管理论上具有4e2/h的电导。对于有限尺寸的CNT，实验表明，其他值也是可能的，这表明接触的影响非常强。我们研究电子输运在单壁和双壁碳纳米管接触金属电极内的Landauer形式与格林函数技术相结合。我们表明，接触区的对称性可能会导致阻塞的传输通道。在具有金属的内壳和外壳两者的双壁CNT的情况下，来自电极的非对角自能量贡献可引起通道混合，从而排除单独壳电导的简单相加。
2005-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of Zeeman and Rashba effects in transition metal dichalcogenide nanotubes and their Janus variants: An ab initio study
该研究通过含自旋-轨道耦合的第一性原理DFT模拟，揭示轴向与扭转变形对TMD及Janus纳米管Zeeman、Rashba劈裂的调控规律。
2023-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A two-qubit cell on the basis of boron nitride nanotubes for the quantum computer
本文报道了碱金属和碱土金属原子及其离子插层氮化硼纳米管的量子化学计算结果。结果表明，不成对自旋在分离的金属原子上局域化。因此，我们提出在填充氮化硼纳米管的基础上构建量子计算机的双量子比特单元。
2002-09-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthetically Encapsulated \& Self-Organized Transition Metal Oxide Nano Structures inside Carbon Nanotubes as Robust Li-ion Battery Anode Materials
我们报告了一个全面的研究四种不同的过渡金属氧化物封装在碳纳米管（CNT）的电化学性能。与氧化物包封物的类型无关，所有这些样品与裸氧化物相比都表现出优异的循环稳定性。在样品合成过程中创新性地使用樟脑，可以精确控制这些自组织碳纳米管结构的形态，这反过来似乎对比容量的大小起着至关重要的作用。不同样品的电化学数据的比较评价提出了有趣的推论有关的形态，填充分数的氧化物封装，和存在的氧化物纳米颗粒粘附在填充的CNT外。我们的研究结果为优化关键参数提供了有用的指针，从而为使用这些合成封装和自组织碳纳米管结构作为锂离子电池的阳极材料以及可能的其他电化学应用铺平了道路。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth and Characterization of Multi-Walled Carbon Nanotubes using Chemical Vapor Deposition
本研究以丙烷为碳源，硅为催化剂载体，采用化学气相沉积法合成了多壁碳纳米管。研究了CVD工艺参数如温度、催化剂的选择等对碳纳米管生长行为的影响，以了解碳纳米管的催化生长。过渡金属催化剂Fe和Ni以元素金属形式和金属络合物形式使用。在元素金属催化剂的情况下，使用热蒸发将相应的金属沉积在Si衬底上，然后通过CVD合成纳米管。采用元素金属催化剂合成的碳纳米结构的后续研究揭示了温度和催化剂材料对CNT结构的显著影响。使用镍催化剂合成的碳纳米管是竹节状的，而使用铁催化剂开发的碳纳米管是部分金属填充的直管。因此，已经提出了不同的生长机制的生长模型。通过在Si衬底上采用金属络合物催化剂材料的旋涂克服了上述方法的某些限制。使用金属络合物催化剂的纳米管的CVD合成总是导致部分催化剂填充的CNT。更重要的是，金属络合物催化剂可以很容易地图案化的Si基板上使用旋涂和光刻，这导致部分催化剂填充的多壁碳纳米管的位置选择性生长。由于位置选择性生长的整个过程是适合于传统的设备制造，这种方法是一个有前途的和实际的途径，大规模制造的几种磁性材料填充的CNT基器件。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Metal contacts in carbon nanotube field effect transistors: Beyond the Schottky barrier paradigm
碳纳米管场效应晶体管的观察到的性能进行检查使用第一性原理量子输运计算。我们专注于Au和Pd电极与开放式半导体纳米管的电接触的性质和作用，使表面的化学接触通过接触原子构型的大规模弛豫充分发展。我们提出了第一个直接的数值证据，钯接触表现出完美的透明度，空穴注入，而不是金接触。另一方面，它们各自的肖特基势垒高度对于实际接触模型来说相当相似。这些发现与迄今为止报道的实验数据基本一致，并且表明肖特基接触不仅仅是被动欧姆接触，而是主动影响器件的I-V行为。
2007-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical gap renormalization in carbon nanotubes near a metallic surface
采用GW和Bethe-Salpeter方法中新实现的嵌入方法，在多体体系中研究了金属表面附近碳纳米管中准粒子和激子的重整化.半导体碳纳米管的准粒子带隙重整化的尺度为-1/2h_a，h_a为碳纳米管的表观高度，可以超过0.5eV。此外，激子的结合能在表面附近显著降低-高达75%。准粒子和激子效应之间的补偿导致光学带隙的微小变化。在建立这些效果的纳米管屏蔽响应所发挥的重要作用被强调和一个简单的静电模型，没有可调参数解释了国家的最先进的计算结果，并将其推广到各种各样的碳纳米管。
2013-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
