Chirality-Selective Transport of Benzene Molecules on Carbon Nanotubes
利用分子动力学模拟，我们预测了手性对苯分子沿碳纳米管（CNTs）表面传导的影响，受到热梯度。在扶手椅型碳纳米管的情况下，分子的群漂移速度最大，并随着手性角的减小而减小。热扩散的这种手性效应是由分子的优化路径的变化引起的，该分子的优化路径随着界面处的不同电子重叠而变化。的热泳运输的机制被确定为耦合与梯度的吸附物-基板的相互作用能，这源于非谐性质的范德华势。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Locked Helical Currents and Charge-Neutral Spin-Channel Pumping in Altermagnetic Nanotubes
Thermal Science Research Center, Shandong Institute of Advanced Technology（山东先进技术研究院热科学研究中心）；School of Science, Hebei University of Technology（河北工业大学理学院）；School of Physics, Shandong University（山东大学物理学院）
该研究提出铁磁异性纳米管，其可将动量空间自旋各向异性转化为自旋锁定螺旋电流，能产生电荷中性自旋通道电流，通过第一性原理和Wannier-Boltzmann计算验证相关特性。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dephasing of G-Band Phonons in Single-Wall Carbon Nanotubes Probed via Impulsive Stimulated Raman Scattering
利用脉冲受激斯托克斯和反斯托克斯喇曼散射研究了单壁碳纳米管中G带声子的相干动力学。我们的模型很好地解释了探测能量对声子振幅的依赖性，以及在啁啾脉冲激发下斯托克斯和反斯托克斯分量之间的优先发生。所观察到的失相速率的温度依赖性清楚地表现出热激活的组件，与径向呼吸模式（RBM）的频率相一致的激活能。这一事实提供了一个清晰的画面，通过与RBM通过非谐性相互作用的随机频率调制的光学声子的相移。
2012-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of Fano Resonance in Single-Walled Carbon Nanotubes
采用最近邻紧束缚模型和双电子库模型研究了单壁碳纳米管的电输运。当单壁碳纳米管-电极耦合不是轴对称时，在电导中发现不对称的共振峰，并被认为是由于两个传输通道之间的干扰。这些Fano共振对与电极的耦合敏感。当耦合是轴对称的，没有观察到不对称的共振峰。
2005-03-09 cond-mat.mes-hall
Strong Enhancement of High Voltage Electronic Transport in Chiral Electrical Nanotube Superlattices
我们考虑金属碳纳米管与上覆的单向电手征（波矢量的径向方向，其中包括轴向方向）超晶格势。我们表明，超晶格的波矢接近轴向方向，电子速度假定为相同的值为纳米管没有超晶格。由于具有不同动量但较低的电子-声子散射概率的声子的数量增加，与没有超晶格的纳米管相比，我们获得了高压电导和电流可持续性的大幅增强。
2011-09-26 cond-mat.mes-hall
Interplay of Aharonov-Bohm, chirality, and aspect ratio effects in the axial conductance of a nanotube
沿着纳米管的轴向施加的磁通量可以抵消管手性的影响并显著地影响其电导，从而导致确定纳米管的手性的方法。所施加的通量的效果在长管极限中是最强的，其中电导是（i）位于通量的整数（以通量量子为单位）值处的尖锐的$4e^{2}/h$高度峰的序列（对于扶手椅管）或（ii）手性管的$2e^{2}/h$高度峰对的周期性序列，其中间距由手性确定。在短管极限中，电导呈现给出未掺杂石墨烯片的普遍电导率的值，其中通量中具有周期性的小幅度调制。
2012-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Curvature effects on collective excitations in dumbbell-shaped hollow nanotubes
研究了表面曲率对一维哑铃形中空纳米管Tomonaga-Luttinger液体态的影响。发现表面曲率沿轴向的周期性变化显著提高了TLL指数，这归因于作用于低能电子在曲面上运动的有效势场.目前的结果占一维金属花生状富勒烯聚合物的TLL性能的实验观察，其包络面被假定为一个哑铃形的空心管。
2009-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain, Anharmonicity and Finite-Size Effects on the Vibrational Properties of Linear Carbon Chains
本文利用高水平密度泛函理论计算，研究了量子非谐性、应变和有限尺寸对线性碳链结构和振动性质的影响，发现无限长与有限长碳链在隧穿效应和振动频率上表现出不收敛的本质差异。
2023-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Implicit Phonon Shifts and Thermodynamical Properties of Rigid Carbon Nanotube Ropes
计算了碳纳米管束外模的声子位移。基于原子-原子势的一个简单模型已被用来计算具有刚性管的碳纳米管束的声子中的隐式非谐性，假设在静水压力下，束中只有管间距离变化。这样的模型是重要的，因为长的碳纳米管绳将是固定长度绳的延伸，如这里所做的。各种体积和热力学性质，如热膨胀，体积模量和Gruneisen常数和外部声子位移，自然进入计算也进行了描述和比较与现有的数据。还计算了比热容。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall
Anomalous phonon behavior of carbon nanotubes: First-order influence of external load
外部负载通常对声子曲线具有间接影响，即，它们通过改变执行线性化的状态来影响声子曲线。在本文中，我们表明，在纳米管中，轴向负载有一个直接的一阶影响的长波长行为的横向声学（TA）模式。特别是，当管是力自由的TA模式频率随波数二次变化，并有曲率（二阶导数）的平方根成比例的纳米管的弯曲刚度。当管受到非零外力时，TA模态频率与波数成线性关系，斜率与轴向力的平方根成正比。因此，TA声子曲线-以及相关的输运性质-不是材料性质，而是可以通过外部负载直接调谐。此外，我们表明，平面外的剪切变形不{ \em不}有助于这种模式和TA模式的不寻常的属性是完全由于弯曲。我们的计算包括三个部分：第一，我们使用一个线性原子链作为一个说明性的例子，可以在封闭的形式解决;第二，我们使用我们最近发展的自适应声子分析方法来提供直接的数值证据;最后，我们提出了一个简单的力学模型，该模型描述了细长纳米管中几何非线性的基本物理特性，即轴向载荷直接耦合到声子曲线.我们还计算了态密度，并显示了外部负载的显着影响。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Thermal conductivity of one-, two- and three-dimensional carbon
由于其独特的化学多功能性，碳原子可以形成一维，二维和三维结构。在导热性方面，碳多晶型物覆盖从具有无定形碳的非常低的值到具有金刚石、碳纳米管和石墨烯的非常高的值的宽范围。黑碳石是一类三维全共价sp $^2$键合的碳多晶型物，具有与石墨烯和碳纳米管相同的局部化学环境，但具有负高斯曲率。采用基于Tersoff经验势的分子动力学模拟，计算了（10，0）碳纳米管、石墨烯和两种不同曲率的施瓦济体的热导率.我们发现，施瓦济特提出的热导率两个数量级小于纳米管和石墨烯。非谐晶格动力学计算结果表明，在施瓦济体中，声子群速度和平均自由程比在纳米管和石墨烯中小得多，解释了这种差异的原因。除了可调的电子特性外，它们降低的热导率表明，施瓦济石可以为具有高转换效率的全碳热电技术铺平道路。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanotube heat conductors under tensile strain: Reducing the three-phonon scattering strength of acoustic phonons
声学声子在晶格热输运中起着特殊的作用，将这些低能模式限制在低维材料中可能会产生非平凡的输运现象。通过将最低阶非谐微扰理论应用于碳纳米管的原子模型，我们数值和解析地研究了三声子散射通道的光谱，其中至少有一个声子是低能的。我们的计算表明，在纳米管中的声纵向（LA），弯曲（FA），和扭曲（TW）模式表现出明显的耗散行为在长波长的限制，$|k| \rightarrow 0$，这体现在散射率，规模为$Γ_{\rm{LA}}\sim |k|^{-1/2}$，$Γ_{\rm{FA}}\sim k^0$，和$Γ_{\rm{TW}}\sim |k|^{1/2}$。这些标度关系是谐波晶格近似的结果，并严格依赖于管是自由的机械应变的条件。在这方面，我们表明，少量的拉伸晶格应变$ε$降低强度的非谐散射，导致应变调制率，在长波长的限制，服从$Γ\sim ε^{r} |k|^{s}$与$r\leq 0$和$s\geq 1$，不管声学模式偏振。在线性化Peierls-Boltzmann方程（PBE）的单模弛豫时间近似下，可以明确地描述无应力和拉伸管结构中晶格热导率的长管极限。超越弛豫时间近似，在本研究中获得的分析结果可能有助于基准数值例程，其目的是从PBE的精确解推导出纳米管的热导率。
2021-08-23 cond-mat.mes-hall
Frequency Dependence of Phonon-Induced Current Noise in ArmchairCarbon Nanotube
Tokyo University of Science（东京科学大学）；RIST, Tokyo University of Science（东京科学大学理工学综合研究机构）
研究了臂chair碳纳米管中声子诱导电流噪声的频率依赖性，发现高频区域存在多个共振峰，揭示了电子与非谐振声子之间的复杂相互作用。
2025-08-15 cond-mat.mes-hall
Laser Stimulated Thermal Conductivity in chiral carbon nanotube
研究了手性碳纳米管的激光诱导热导率。手性碳纳米管的热导率计算使用一个易于处理的分析方法。这是通过求解紧束缚近似中获得的能量色散关系的玻尔兹曼输运方程来完成的。得到了电子沿周向χ c和轴向χ z的热导率。对所得结果进行了数值分析，发现χ_c和χ_z在激光辐照下都是振荡的。我们还注意到，激光源引起χ_c和χ_z值的急剧减小。
2012-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon nanotubes as excitonic insulators
50年前，沃尔特·科恩推测，零能隙半导体可能会因为激子的自发产生而不稳定，激子是由库仑引力结合在一起的电子空穴对。重建的基态将打开一个缺口，打破基础晶格的对称性，这是电子相关性的真正结果。在这里，我们表明，这种激子绝缘体是实现在零间隙碳纳米管通过执行第一性原理计算，通过多体微扰理论以及量子蒙特卡罗。激子顺序调制两个碳亚晶格之间的电荷打开实验上可观察到的间隙，其规模作为管半径的倒数和弱依赖于轴向磁场。我们的研究结果提出了质疑的Luttinger液体范式的纳米管，并提供测试，实验区分激子和莫特绝缘体。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Realization of Near-Ideal Carbyne in Ultrathin Boron Nitride Nanotubes
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Center for the Science of Materials Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin（柏林材料科学中心）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Huzhou Normal University（湖州师范学院）
本研究在超薄氮化硼纳米管中热转化聚炔，实现近理想卡宾链，通过拉曼光谱验证其振动频率分布窄、非谐性符合普适定律，为测量卡宾固有性质提供途径。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bandstructure and Contact Resistance of Carbon Nanotubes Deformed by the Metal Contact
毛细管力和范德华力导致纳米管变形，甚至在金属接触下塌陷。使用从头算能带结构计算，我们发现，这些变形减少了多达30%的带隙，而完全塌陷的纳米管成为金属。此外，简并提升，由于打破轴对称性和波函数之间的不匹配的完全塌陷和圆形部分的CNT，导致三倍更高的接触电阻。后者，我们证明了接触电阻计算内的紧束缚的方法。
2018-01-12 cond-mat.mes-hall
Giant magneto-conductance in twisted carbon nanotubes
利用Landauer-Buttiker方法，计算了结构扭曲对导电碳纳米管中电子输运的影响。我们表明，即使是一个局部区域的扭曲散射的传播π电子，并诱导费米能级附近的（伪）间隙的开放。随后的电导降低可以通过施加轴向磁场来补偿，从而在干净的扶手椅型纳米管中产生扭曲诱导的巨正磁导。
2002-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Flux-closure domains in high aspect ratio electroless-deposited CoNiB nanotubes
我们报告的磁畴在铁磁CoNiB纳米管的成像具有很长的纵横比，通过化学镀制造。虽然轴向磁化是预期的长管制成的软磁材料，我们的证据方位域系列。我们尝试通过各向异性应变和/或晶粒尺寸与磁弹性和/或各向异性界面磁各向异性的相互作用来解释这些。这种材料可能是有趣的密集数据存储，以及曲率引起的磁现象，如自旋波传播的非互易性。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic potentials and the Cauchy-Born rule for carbon nanotubes: a review
碳纳米管在分子力学的框架中被建模为点粒子构型，其中相互作用通过短程吸引-排斥势来描述。局部能量极小的识别产生了一个变分描述卷起六边形晶格结构的稳定性。在适度的张力下保持了周期性构型的最优性，因此证明了碳纳米管在轴向牵引状态下的弹性行为。
2019-09-26 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Measuring electron orbital magnetic moments in carbon nanotubes
碳纳米管（NTs）的显著输运性质由其独特的电子结构决定（1）。NT的电子态形成一维电子和空穴子带，其通常由能隙分开（2，3）。在能隙附近的状态被预测具有比玻尔磁子大得多的大轨道磁矩（4，5）。该力矩是由于电子围绕NT圆周运动而产生的。该轨道磁矩被认为在NT的磁化率（6-9）和在大的多壁NT中观察到的磁阻（10-12）中起作用。然而，磁场和单个NT的电子状态之间的耦合尚未被实验量化。我们已经取得了相对较小的直径（2 - 5纳米）的个别NT在轴向磁场的存在下的电气测量。我们观察到的电子态的能量转移和相关的子带结构的变化。我们的研究结果定量证实了预测值的轨道磁矩在NT。
2004-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh convergent thermal conductivity of carbon nanotubes from comprehensive atomistic modeling
一维纳米结构（如纳米管和纳米线）中的异常热传输是凝聚态和统计物理学中广泛争论的问题，实验和模拟中的证据相互矛盾。使用一个全面的建模方法，包括晶格动力学和分子动力学模拟，我们证明了无限长的限制（10，0）单壁碳纳米管的热导率是有限的，但这个限制只达到宏观长度由于热声子平均自由程几毫米。我们的计算表明，该系统在室温下极高的热导率是由量子效应决定的。模态分析表明，发散性质的热导率，在一维模型系统中观察到的，被抑制在碳纳米管的非谐散射通道提供的弯曲和光学模式与偏振在垂直于运输方向的平面。
2021-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
SU(4) Kondo Effect in Carbon Nanotubes
从理论上研究了碳纳米管量子点的非平衡输运性质。由于石墨烯的二维能带结构，双轨道简并度起到与自旋纠缠的赝自旋的作用。这四个自由度之间的量子涨落导致低温下的SU（4）近藤效应。当外加轴向磁场时，这种奇特的近藤效应表现为非线性电导的四峰分裂。
2004-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strong shape dependence of the Morin transition in alpha-Fe2O3 single-crystalline nanostructures
采用水热法合成了单晶α-Fe 2 O3纳米环（短纳米管）和纳米管。高分辨透射电子显微镜和选区电子衍射证实了纳米环和纳米管的轴向都平行于晶体的c轴。有趣的是，在平均管长约115 nm，平均外径约169 nm的短纳米管中，桑色素转变发生在约210 K，而在平均管长约317 nm，平均外径约148 nm的纳米管中桑色素转变消失。磁化强度数据，X射线衍射光谱和室温穆斯堡尔谱的详细分析表明，这种非常强的形状依赖的桑色素转变是固有的赤铁矿。我们可以用平行于c轴和垂直于c轴的表面平面中表面磁各向异性常数的相反符号（即K_parallel = -0.37 erg/cm ^2和K_perp = 0.42 erg/cm^{2}）来定量解释这种有趣的形状依赖性。
2014-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Tomography of Suspended Carbon Nanotubes
Tufts University（塔夫茨大学）
本文提出了一种全机械方法，用于悬浮碳纳米管的柔性模式的相干控制和量子态重建，通过原子力显微镜实现单点可控驱动，支持Rabi振荡和Ramsey干涉等双能级协议，并结合位移奇点采样实现Wigner函数成像，无需光学加热或专用微波驱动线。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiwalled nanotube faceting unravelled
纳米管显示出巨大的前景，为先进技术的普及。其特殊的物理性能与其形态和晶体结构密切相关。多壁纳米管的周向刻面增强了它们的机械强度，并改变了它们的摩擦学和电子特性。在这里，这一重要现象的性质从层间注册模式的角度得到了充分的合理化。无论纳米管的身份（即，直径，手性，化学成分），刻面需要相邻层的手性角的匹配。以上的临界直径，以及与实验结果相对应，非手性多壁纳米管显示均匀间隔的扩展轴向刻面，其数量等于层间差异在圆周晶胞。实验中经常观察到的细长螺旋小平面出现在具有小的层间手性角失配的纳米管中。当壁面手征不相关时，小面效应被抑制，并得到与实验一致的由莫尔超晶格引起的外层衍射。最后，我们提供了一个解释，相对于他们的碳基对应物的多壁氮化硼纳米管的小面的发生率较高。
2022-06-06 cond-mat.mes-hall
Magnetic field induced localization in carbon nanotubes
利用石墨烯的色散关系，在角向和轴向周期性边界条件下，可以得到长碳纳米管（CNTs）的电子能谱，得到了很好的近似。简而言之，碳纳米管必须考虑到开放端的存在，这可能会导致在边缘局部化的状态。我们表明，当施加一个磁场平行于管轴，它修改了动量量子化条件，导致迄今为止的扩展状态本地化的两端附近。这种本地化是渐进的，最初所涉及的国家仍在进行。超过取决于纳米管手性和长度的磁场的阈值，局部化是完全的并且传输被抑制。
2011-01-11 cond-mat.mes-hall
Microscopic mechanism of tunable thermal conductivity in carbon nanotube-geopolymer nanocomposites
本文通过分子动力学模拟研究碳纳米管的尺寸、含量和分布对地质聚合物纳米复合材料热导率的影响，结合声子态密度等分析微观机制，发现碳纳米管引发显著的尺寸效应，且其含量变化导致热导率因界面热阻和声子散射产生显著升降，为可调热导率提供了理论指导。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Full Symmetry of Single- and Multi-wall Nanotubes
发现了所有单壁和多壁碳纳米管的完全对称群，对于单壁碳纳米管，对称群形成非交换非对称线群，扩大了文献报道的对称群。在多壁的情况下，任何类型的线和轴向点群可以得到，这取决于单壁成分和它们的相对位置。其他几个后果进行了讨论：量子数和相关的选择规则，电子和声子带，和他们的简并性，张量性质的应用。
1999-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Manipulating the magnetic state of a carbon nanotube Josephson junction using the superconducting phase
实验表明，超导导线上的量子点的磁状态是由量子点两端的超导相位差控制的。这是通过探测其近藤能和超导能隙大小相当的碳纳米管结的约瑟夫森电流和超导相位差之间的关系来完成的。它表现出独特的非谐行为，揭示了相位介导的单重态到二重态的转变。我们得到了一个很好的定量协议与数值精确的量子蒙特卡罗计算。这提供了强有力的支持，我们确实观察到的相位控制的零温度水平交叉跃迁起源于强本地电子相关的有限温度签名。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Phonon Spin Selective One-Way Axial Phonon Transport in Chiral Nanohelix
该研究提出利用声子自旋角动量作为额外自由度，通过圆偏振光场光子自旋与声子自旋的转化，在手性碳纳米管中实现近100%整流率的单向声子输运，为自旋声子学发展开辟了新路径。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin current generation and magnetic response in carbon nanotubes by the twisting phonon mode
我们从理论上研究了碳纳米管中声子扭转模通过自旋-转动耦合引起的自旋电流和磁响应。由于扭曲模式产生的有效磁场会引起自旋和轨道磁化。感应自旋和轨道磁化具有径向和轴向分量。我们发现，交流纯自旋电流产生的扭曲声子模式。作为一个例子，估计的自旋电流和轨道磁化（10，10）扶手椅型纳米管的大小。我们发现，交流纯自旋电流是可检测的幅度时，扭转模式的频率是GHz的顺序，并发现轨道磁化大于自旋磁化。
2015-11-14 cond-mat.mes-hall
Structural phase transition and band gap of uniaxially deformed (6,0) carbon nanotube
用半经验分子轨道和紧束缚方法计算了（6，0）Z字形碳纳米管轴向伸长时的原子结构和能带结构。纳米管的基态具有四种键的凯库勒结构，长短键的长度相差约0.005 nm。结构相变揭示在约9%的伸长率，导致在醌型结构与两种类型的键。这种结构相变之后是从窄禁带半导体到中等禁带半导体的转变。半经验PM3方法的有效性进行了讨论。
2018-02-08 cond-mat.mes-hall
Manipulating thermal conductivity through substrate coupling
本文提出了一种新的热导率调控方法--基片耦合法。通常，声子散射与衬底可以降低热导率，在最近的实验中观察到。然而，我们发现，在某些区域，耦合到基板可以增加热导率由于减少非谐声子散射引起的声子带的低波矢的移位。以这种方式，可以通过耦合到不同的基板来有效地操纵热导率，而不改变或破坏材料结构。通过计算改性的双壁碳纳米管的热导率以及碳纳米管内耦合的冰纳米管来证明这一想法。
2010-07-29 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Readout of carbon nanotube vibrations based on spin-phonon coupling
我们提出了一个基于自旋的检测悬浮碳纳米管弯曲运动的方案，利用曲率诱导的自旋轨道相互作用。我们表明，由此产生的有效的自旋-声子耦合可以用来下转换的高频振动调制的自旋轨道场自旋翻转过程在一个更低的频率。这种振动诱导的自旋共振可以用轴向磁场控制。我们提出了一个泡利自旋封锁读出方案，并预测泄漏电流显示出明显的峰值作为外部磁场的函数。而谐振峰允许频率读出，稍微偏离谐振的电流对振动幅度敏感。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall
Effect of laser on thermopower of chiral carbon nanotube
本文研究了手性碳纳米管中的激光激励热电势。手性碳纳米管的热电势计算使用一个易于处理的分析方法。这是通过求解紧束缚近似中获得的具有能量色散关系的玻尔兹曼动力学方程来完成的，以确定手性碳纳米管的电学和热学性质。得到了沿周向和轴向的温差电功率α。对所得结果进行了数值分析，发现α在激光辐射存在下振荡。我们还注意到，高于4.6 x 107 V/m的激光源降低了热功率，否则没有变化。改变Δ s和Δ z，热电势从正变为负。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall
Current-induced skyrmion motion on magnetic nanotubes
磁性Skyrmions被认为是自旋电子学中最有希望的信息载体。然而，由于Skyrmion的非平凡拓扑结构所引起的Skyrmion霍尔效应会导致Skyrmion在器件边缘的积累甚至湮灭，这阻碍了Skyrmion的实际应用。在这项工作中，我们从理论上研究了电流驱动的磁纳米管，可以被视为“无边”的切向运动的skyrmion。通过微磁学模拟，我们发现skyrmion运动在纳米管上呈现螺旋轨迹，其轴向传播速度与电流密度成正比。有趣的是，skyrmion的环速度随着纳米管厚度的增加而增加。一个简单的解释。由于管是切向Skyrmion运动的无棱边，稳定的Skyrmion传播可以在非常大的电流密度存在下生存，而不会有任何湮灭或积累。我们的结果为克服平面几何中的边缘效应提供了一条新的途径。
2018-12-31 cond-mat.mes-hall
Ultra High Thermal Resolution Scanning Probe Microscopy via Carbon Nanotube Tipped Thermal Probes
我们提出了一种新的概念，扫描热纳米探针，利用极端的热传导的碳纳米管（CNT）之间的探针和样品的通道热量。CNT在扫描热显微镜（SThM）中的集成克服了标准SThM探针的主要缺点，其中顶端SThM探针的低热导率是主要限制因素。CNT（CNT-SThM）的集成将SThM灵敏度扩展到更高热导率材料（例如金属、半导体和陶瓷）中的热输运测量，同时还提高了空间分辨率。使用CNT-SThM探针对超大规模集成（ULSI）互连中的热传输进行的研究显示了陶瓷层中的热传输的精细细节，这对于减轻ULSI金属电流引线中的电迁移至关重要。对于几层石墨烯，CNT-SThM探针的热传输灵敏度和空间分辨率与标准SThM探针相比表现出显著优异的热分辨率，实现了20-30 nm的形貌和~30 nm的热空间分辨率（与标准SThM探针的50-100 nm相比）。CNT出色的轴向导热性、高纵横比和坚固性使CNT-SThM成为测量纳米级热物理性质的完美热探针，也是下一代热显微镜的优秀候选者。
2013-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-assisted optomechanics with suspended carbon nanotubes
我们提出了一个基于形变势激子-声子耦合在悬浮碳纳米管中诱导强光机效应的框架。使用非均匀轴向电场限制激子，该电场产生具有在毫电子伏范围内的能级间隔和在10纳米范围内的特征尺寸的光学活性量子点。横向场诱导量子点与纳米管弯曲模之间的可调参量耦合，该耦合由电子-声子相互作用介导。我们推导出相应的激子变形势，并表明这种相互作用使有效的光学基态冷却的基模，并可以让我们实现强和超强耦合制度的Jaynes-Cummings和拉比模型。
2012-11-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Behaviour of hot electrons under the dc field in chiral carbon nanotubes
从理论上研究了碳纳米管中超热电子在直流电场作用下的行为。通过求解玻尔兹曼输运方程和热电子源的存在，半经典地进行了研究，以获得电流密度。归一化的轴向电流密度与电场强度的手性碳纳米管的曲线图显示负微分电导率（NDC）。与非手性CNT不同，NDC发生在手性CNT的约$\mathrm{6\ kV/cm}$的低场。我们进一步观察到，从NDC到PDC的开关发生在手性碳纳米管比非手性对应物更低的直流电场下。因此，对于手性CNT，在低电场下发生通常与NDC和太赫兹辐射的潜在产生相关联的不想要的畴不稳定性的抑制。
2016-10-07 cond-mat.mes-hall
Dirac Fermions induced in strained zigzag phosphorus nanotubes and the applications in field effect transistors
在这项工作中，狄拉克费米子已获得和工程的一维（1D）锯齿形磷纳米管（ZPNTs）。我们已经进行了全面的第一性原理计算研究的电子性质的ZPNTs与各种直径。结果表明，随着轴向晶格常数Lc的增大，ZPNTs经历了从金属到半金属和从半金属到半导体的转变，而在Lc为3.90 ~ 4.10 Ω时出现了狄拉克费米子.特别地，基于12-ZPNT（在横向方向上具有12个单位单元）的场效应晶体管（FET）在Lc= 4.60nm处表现出具有有效的栅极效应调制的半导体行为。然而，当纳米管在Lc= 4.10 μ m时变为半金属时，仅显示出弱的栅极调制。这项研究表明，ZPNTs在应变传感器中的应用是非常有吸引力的。我们的研究结果为开发基于一维材料中狄拉克费米子的高性能应变工程电子器件铺平了道路。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall
Spin-valley blockade in carbon nanotube double quantum dots
本文从理论上研究了半导体碳纳米管中双量子点的泡利效应或自旋谷效应。在我们的模型中，我们考虑了碳纳米管的以下特征：（i）量子点能级的四重（自旋和谷）简并，（ii）由管曲率增强的固有自旋轨道相互作用，以及（iii）由于短程无序引起的谷混合，即，替代原子，吸附原子等，我们发现，自旋谷封锁可以解除存在的短程无序，诱导两个独立的随机（大小和方向）谷塞曼场在两个点，因此类似于超精细相互作用在传统的半导体量子点。在强自旋-轨道相互作用的情况下，我们确定了一个参数制度，其中电流作为施加的轴向磁场的函数，显示了零场倾角的宽度控制的点间隧穿振幅，与最近的实验。
2010-11-01 cond-mat.mes-hall
Frequency-dependent phonon mean free path in carbon nanotubes from non-equilibrium molecular dynamics
由于它们的长声子平均自由程（MFP）和高热导率，碳纳米管（CNT）是例如，去除电子设备的热量。然而，在非平衡态下，内禀声子MFP如何依赖于振动频率是未知的。我们确定的光谱分辨声子MFP同位素纯碳纳米管的光谱声子传输函数计算使用非平衡分子动力学，充分占阻声子-声子散射过程中通过原子间势能函数的非谐项。结果表明，低频声子（$f<0.5$ THz）的有效室温MFP超过$10$ $μ$ m，而高频声子（$f\gtrsim 20$ THz）的MFP在10- 100 nm范围内.由于确定的MFP直接反映了能量流的阻力，它们可以用于通过计算单个频率积分来精确预测任意管长度的热导率。所提出的结果和方法有望显着提高低维纳米结构的非平衡热输运的理解。
2015-03-20 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Can Barrier to Relative Sliding of Carbon Nanotube Walls Be Measured?
壁间相互作用能，以及沿纳米管轴的壁的相对滑动的障碍，首先计算对两个扶手椅或两个锯齿形相邻的碳纳米管壁具有广泛的半径范围。结果表明，对于外壁半径大于5nm的原子对，壁间相互作用能和每个原子相对滑动的势垒都与壁半径有很小的关系.由这些障碍确定的可测量的物理量的一个广泛的集合被估计为壁半径的函数：剪切强度和扩散系数的壁沿轴的相对滑动，以及壁的相对轴向振荡的频率。对于壁的不可逆伸缩延伸，估计阈值静摩擦力大于毛细力的壁的最大重叠。通过测量估算的物理量对计算的势垒进行实验验证的可能性进行了讨论。
2011-11-10 cond-mat.mes-hall
Optical Phonons in Carbon Nanotubes: Kohn Anomalies, Peierls Distortions and Dynamic Effects
我们提出了一个详细的研究单壁碳纳米管（SWNTs）的振动特性。单壁碳纳米管的声子色散强烈地受到电子-声子耦合的影响。我们分析了曲率和禁闭的单独贡献。限制在修改单壁碳纳米管声子中起着重要作用，并且通常比曲率更相关。由于其一维特性，金属管在T= 0 K时将发生Peierls畸变（PD）。在有限的温度下，PD不再存在，但声子与原子位移类似的PD的强烈的科恩异常（KA）的影响。我们用密度泛函理论（DFT）的KA和PD方法研究了直径小于3 nm的金属单壁碳纳米管在4 K ~ 3000 K的电子温度范围内的电子结构。然后，我们推导出一组简单的公式占所有的DFT结果。最后，我们证明了静态的方法，通常用于在固体中的声子频率的评估，失败，因为单壁碳纳米管降低维数。KA在金属单壁碳纳米管中的正确描述只能通过使用动力学方法，超越绝热玻恩-奥本海默近似，通过考虑非绝热的贡献。动力学效应导致Kohn异常的发生和形状发生显著变化。我们表明，单壁碳纳米管拉曼G峰只能解释考虑组合的动态，曲率和限制效应。我们分配的G+和G-峰的金属单壁碳纳米管TO（圆周）和LO（轴向）模式，分别相反的半导体单壁碳纳米管。
2006-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological transitions and fractional charges induced by strain and magnetic field in carbon nanotubes
我们表明，碳纳米管（CNT）可以通过一个拓扑相变驱动使用应变或磁场。这可以自然地导致Jackiw-Rebbi孤子状态携带分馏电荷，类似于在Su-Schrieffer-Heeger模型中的畴壁中发现的那些，在具有空间非均匀应变和轴向场的设置中。在具有不同应变的区域之间的界面处可以形成两种类型的分数化状态：具有整数电荷和自旋零（或零电荷和自旋$\pm \hbar/2$）的自旋-电荷分离状态，以及具有电荷$\pm e/2$和自旋$\pm \hbar/4$的状态。后一种状态需要CNT中的自旋-轨道耦合。我们表明，在我们的设置中，精确的量子化的分形界面电荷的CNT的对称性下的空间旋转由$π$和时间反转的组合的后果。最后，我们评论了多体相互作用对这一现象的影响。
2017-08-28 cond-mat.mes-hall
Two-electron n-p double quantum dots in carbon nanotubes
研究了半导体碳纳米管中n-p双量子点的电子态。我们描述了扩展的单电子轨道的形成起源于传导和价带限制在一个最小和最大的外部电位，分别。我们解决了一个封闭的电子对使用严格的对角化方法内的紧束缚的方法，它允许一个简单的治疗的传导和价带状态，保持一个精确的帐户介导的原子缺陷和电子-电子相互作用的谷间散射的问题。在n-p系统中，交换相互作用--在单极双点中几乎与轴向磁场（B）无关，并形成类单重态和类三重态--只出现在B的选定态和窄间隔中。特别是n-p双点的基态能级不被交换相互作用分裂，并且在零磁场下仍然保持四重简并，这也是因为点之间存在强的隧道耦合。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
First order $0/π$ quantum phase transition in the Kondo regime of a superconducting carbon nanotube quantum dot
为了研究强电子关联与邻近效应的竞争，我们研究了嵌入SQUID环中的碳纳米管量子点。取决于局部配对还是局部磁性占优势，超导量子点将分别表现出正或负超电流，称为0或$π$约瑟夫森结。在强库仑阻塞的状态下，0到$π$的转变通常由点的离散电荷状态从偶数到奇数的变化来控制。相反，在较大的隧穿振幅的近藤效应发展为一个奇数电荷（磁）点在正常状态下，猝灭磁性。在这种情况下，我们发现，由于超导能隙和Kondo温度的竞争，当引入超导时，可以在固定价态下触发0到$π$的一阶量子相变. SQUID的几何形状与我们的设备的可调谐性一起允许探索由最近的理论预测的相关联的相图。我们还报告了在过渡制度中的电流-相位关系的非谐行为的观察，我们与两个不同的可访问的超导状态。我们的研究结果最终揭示了近藤基态的自旋单重态性质，这是使0相远离混合价态区域稳定的关键过程。
2011-10-10 cond-mat.mes-hall
Ultrafast stratified diffusion of water inside carbon nanotubes. Direct experimental evidence with 2D (D-T2) NMR spectroscopy
水，当被限制在纳米级时，获得了非凡的传输特性。然而，在纳米级分辨率下，还没有直接的实验证据证明这些特性。在这里，通过使用2D NMR扩散-弛豫（D-T2）和自旋-晶格-自旋-自旋弛豫（T1-T2）光谱，我们成功地解决了在单壁和双壁碳纳米管（SWCNT/DWCNT）的纳米尺度上的水扩散。在单壁碳纳米管中，光谱显示出限制在一维的均匀水扩散的特征形状。值得注意的是，在DWCNTs水分裂成两个轴向组件与内部一个获得不寻常的流动特性：高脆性，超快自扩散系数，和“刚性”的分子环境，揭示了分层的合作运动机制的基础上快速扩散水饱和的碳纳米管。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Ultrafast nano-oscillators based on interlayer-bridged carbon nanoscrolls
我们展示了一种可行的方法来制造超快轴向纳米振荡器的基础上碳纳米卷（CNSs）使用分子动力学模拟。由单壁碳纳米管（CNT）引发，单层石墨烯可以连续滚动到CNS中，CNT容纳在CNS中。CNS内部的CNT可以在10 s GHz的固有频率下沿轴向方向振荡。我们证明了一种有效的策略，以减少耗散的CNS为基础的纳米振荡器通过共价桥接的碳层在CNS。我们进一步证明，这种基于CNS的纳米振荡器可以被外部交流电场激励和驱动，并在超过100 GHz的振荡。基于CNS的纳米振荡器不仅提供了通向超快纳米器件的可行途径，而且还有望实现纳米级能量转换、利用和存储（例如，从电动到机械）。
2011-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
0-$π$ quantum transition in a carbon nanotube Josephson junction: universal phase dependence and orbital degeneracy
实验研究了在局域电子关联和超导邻近效应的强烈竞争下，接近轨道简并的干净碳纳米管量子点与超导导线相连时的超导电流.当点的占有率为奇数且与储集层有中间耦合时，在正常状态下，近藤效应可以发展，并屏蔽点的局部磁矩。这导致单重态-二重态跃迁，强烈影响单能级量子点中的约瑟夫森效应：超电流的符号从正变为负（0到$π$ -结）。在近藤效应和邻近效应之间的最强竞争区域（即近藤温度等于超导能隙），量子点的磁态经历了由跨结的超导相位差引起的一阶量子跃迁。这是由非谐波电流-相位关系实验揭示。此外，干净的碳纳米管的非常特定的电子配置，具有两个几乎轨道简并的状态，导致不同的物理取决于是否只有一个或两个准简并的点的上能级参与运输，这是由它们的占有率和相对宽度。当库珀对的输运只通过其中一个能级时，我们发现0- $π$的相位相关跃迁的相图是零温下不连续能级交叉量子跃迁的普遍特征。在两个能级参与输运的情况下，纳米管约瑟夫森电流表现出连续的0- $π$跃迁，与超导相无关，揭示了不同的跃迁物理机制。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-valley dynamics of electrically driven ambipolar carbon-nanotube quantum dots
考虑了由半导体碳纳米管上的电势变化定义的双极性$n$ - $p$双量子点。我们专注于（1 e，1h）电荷配置与一个多余的电子在导带状态限制在$n$型点和一个单一的丢失的电子在价带状态的$p$点，解除泡利封锁的电流被观察到在电偶极子自旋共振[E. A. Laird等人，Nat. Nanotech. 8，565（2013）]。利用Floquet理论和含时组态相互作用方法研究了周期电场驱动下系统的动力学行为，确定了原子紧束缚哈密顿量的单电子自旋谷轨道.我们发现，解除泡利封锁的过渡强烈的影响耦合到真空状态与一个空的$n$点和一个充满$p$点。这种耦合移动了跃迁能，并强烈地改变了轴向磁场的有效$g$因子。耦合是由点之间的偏置调制，但它似乎有效的（1 e，1h）基态和真空（0 e，0 h）状态之间的惊人的大能量分裂。多光子跃迁和高次谐波产生效应也进行了讨论。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall
Hot electrons injection in carbon nanotubes under the influence of quasi-static ac-field
考虑了碳纳米管中的热电子注入，其中除了外加直流场（$\mathbf{E}$）之外，还同时存在准静态交流电场（即，当交流场的频率$ω$远小于散射频率$v$（$ω\ll v$或$ωτ\ll 1$，$v =τ^{-1}$，其中$τ$是弛豫时间）时）。理论上，通过求解半经典玻尔兹曼输运方程，在有和没有热电子源的情况下得到电流密度。在存在和不存在热电子的情况下，归一化电流密度与沿CNT的轴施加的直流场（$\mathbf{E}$）的关系图显示了最初的欧姆电导率和最终的负微分电导率（NDC），提供了$ωτ\ll 1$（即准静态情况）。当热电子轴向注入足够强时，锯齿形碳纳米管和扶手椅形碳纳米管分别在$\mathbf{E} \geq 75 kV/cm$和$\mathbf{E} \geq 140 kV/cm$附近出现了从NDC到正微分电导（PDC）的转变.因此，NDC区域的最重要的难题是空间电荷不稳定性可以被抑制，由于从NDC行为到PDC行为的切换，预测了太赫兹辐射的潜在产生，其应用在当今的技术，工业和研究中是相关的。
2015-10-23 cond-mat.mes-hall
Dephasing and Hyperfine Interaction in Carbon Nanotubes Double Quantum Dots: The Clean Limit
本文从理论上研究了碳纳米管双量子点中${}^{13}$ C-超精细相互作用引起的退相效应。对于最初占据一个点的两个电子，我们计算了分离成两个点后的平均返回概率，这两个点具有随机的核自旋配置。我们关注的是收益概率的长时间饱和值$P_\infty$。由于自由度的谷，分析比例如GaAs量子点中的分析更复杂，GaAs量子点具有取决于磁场的两个不同的$P_\infty$值。在这里，准备状态和测量状态是不唯一的，因为同一个点中的两个电子可以处于六种不同的状态。此外，对于每个点中的一个电子，存在16种状态，因此可以通过超精细场进行混合。返回概率实验被发现是强烈依赖于准备状态，外部磁场--塞曼和轨道效应-和自旋轨道分裂。对于自旋-轨道耦合的纳米管，初始态为基态，在零磁场下，饱和度最低，为$P_\infty$ = 1/3，这种情况相当于没有谷自由度的双点。总之，我们报告了9个动态不同的情况下，给$P_\infty$ = 1/3，3/8，2/5，1/2和谷反对称准备状态在轴向磁场中，$P_\infty$ = 1。当制备基态时，由于垂直磁场导致的自旋轨道分裂和塞曼能量之间的比率可以将有效超精细场从三维连续调谐到二维，从而给出从$P_\infty$ = 1/3到3/8的饱和值。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
