Odd-even phonon transport effects in strained carbon atomic chains bridging graphene nanoribbon electrodes
基于第一性原理方法，我们研究了石墨烯纳米带之间伸展的有限单原子碳链的弹道声子输运性质，石墨烯纳米带是一种$sp$ - $sp^2$混合碳纳米结构，最近在其合成方面取得了显着的实验进展。我们发现，晶格热导与拉伸应变的偶数碳链，采用交替的键长聚炔配置的异常增加。另一方面，在奇数碳链的情况下，假设等键长的累积结构，声子电导随应变的增加而减小。我们发现，强奇-偶声子输运效应源于碳线的特征纵向声学声子模式及其相对于石墨烯纳米线声子模式的独特应变诱导红移。在这项工作中揭示的新的声子输运性质和它们的原子机制将为设计用于下一代电子、生物和能源器件应用的混合碳纳米结构提供有价值的指导。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall
Near-field Electrodynamics of Atomically Doped Carbon Nanotubes
我们发展了碳纳米管近场电动力学性质的量子理论，研究了单壁碳纳米管表面附近原子系统的激发态自发衰减动力学和基态的范德华吸引力.原子的自发衰变表现出真空场拉比振荡--强原子-真空-场耦合的主要特征。强耦合原子态是一种“准一维腔极化激元”。其稳定性主要取决于原子-纳米管范德华相互作用。我们的基态原子范德华能量的计算进行了一个通用的量子力学方法有效的弱和强的原子场耦合证明了传统的弱耦合为基础的范德华相互作用模型在纳米管表面附近的不适用性。
2005-01-25 cond-mat.mes-hall
Atomic carbon chains as spin-transmitters: an \textit{Ab initio} transport study
连接两个石墨烯薄片的原子碳链最近在Jin { \it等人}的突破性实验中实现，物理修订信函{ \bf 102}，205501（2009）。我们提出了{ \it ab initio}结果的电子输运性质的这种链，并证明了完整的自旋极化的传输在大的能量范围内。该效应是由于终止每个石墨烯薄片的自旋极化之字形边缘导致石墨烯$π_z$带和链态的自旋分裂。当石墨烯$π$ -态与强杂化边缘和链中的类似态共振时，发生透射。这种效应通常适用于桥接石墨烯电极之字形边缘的任何$π$共轭分子。透射的偏振可以通过化学或机械改性分子或通过施加电子门来控制。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall
The Interplay between Curvature Effect and Atomic Vacancy Defects in the Electronic Properties of Semi-Metallic Carbon Nanotubes
利用第一性原理密度泛函理论结合非平衡格林函数方法，研究了半金属（12，0）碳纳米管在单空位、双空位和六空位缺陷存在下的电子性质.我们发现，与空位有关的缺陷态与纳米管的扩展态杂化，改变了能带边缘，改变了能隙，这是曲率效应的结果。因此，纳米管电导不是缺陷尺寸和几何形状的单调函数。特殊的是，六空位纳米管比双空位纳米管具有更高的电导，这是由于存在源于缺陷的中间带隙态，从而增强电导。
2009-10-07 cond-mat.mes-hall
Spontaneous decay dynamics in atomically doped carbon nanotubes
本文研究了置于碳纳米管（CN）内部或外部不同距离处的激发态二能级原子的严格非指数自发衰减动力学。这是由于CN附近的光子态密度随频率的快速变化而产生的强非马尔可夫记忆效应的结果。当原子离纳米管表面足够近且原子跃迁频率在光子态密度共振附近时，系统呈现出真空-场拉比振荡，这是强原子-真空-场耦合的主要特征。当原子远离CN表面时，由于原子-场耦合强度的降低，非指数衰减动力学将被指数衰减动力学所取代。因此，原子-场耦合和自发衰变动力学的特性，分别可以通过改变原子和CN表面之间的距离，通过适当的制备原子掺杂CN的控制。这为原子掺杂CN系统作为掺杂剂原子发射的各种相干光源的新的具有挑战性的纳米光子学应用开辟了途径。
2004-01-19 cond-mat.mes-hall
van der Waals coupling in atomically doped carbon nanotubes
研究了原子掺杂碳纳米管中原子-纳米管范德华耦合。我们的方法是基于简并原子能级的微扰理论，从而占弱和强原子真空场耦合。vdW能量由局部光子态密度（DOS）表示的积分方程描述。通过数值求解，我们证明了标准的弱耦合为基础的vdW相互作用模型在CN表面附近的局部光子DOS有效地增加，引起原子场耦合增强的不适用性。已被证明是积极的内部封装的原子到CN比它们的CN表面的外部吸附更有利。如果原子被固定在CN外部，则vdW能量的模量随着CN半径而增加，前提是实现弱原子-场耦合机制（即，离CN很远）。对于内部原子位置，vdW能量的模随CN半径减小，代表有效相互作用面积随CN曲率降低而减小的一般效应。
2004-10-08 cond-mat.mes-hall
Exploring the Growth Dynamics of Size-selected Carbon Atomic Wires with in situ UV Resonance Raman Spectroscopy
针对碳原子线生长与稳定性的未解决问题，提出原位紫外共振拉曼方法实时监测其液相脉冲激光烧蚀生长，实现尺寸选择并揭示溶剂相关动力学规律，为优化合成工艺提供新见解。
2025-07-08 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Vibrational properties of sp carbon atomic wires in cluster-assembled carbon films
由单排sp-杂化碳制成的线性链被预测显示出迷人的机械电子性质，与它们在现实碳结构中的终止和稳定有关。目前的工作描述了如何计算的振动性质的累积和多炔碳链允许一个解释的碳炔的功能观察到的簇组装的sp-sp2膜的拉曼光谱。整体情况与空气或氧气暴露引起的sp组分的测量衰减一致。
2010-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced dynamics in carbon atomic contacts
电子流对原子运动的影响仍然提出了许多悬而未决的问题，有几种机制在起作用。电流诱导的非保守力（NC）和Berry相导出力（BP）在分子尺度接触稳定性中的重要性近年来受到关注。基于分子桥接电门控石墨烯电极的系统可能会为这些效应提供一个有趣的测试平台。我们采用半经典的朗之万方法结合DFT计算来研究电流诱导的碳原子链连接电门控石墨烯电极的振动动力学。这说明了器件的稳定性如何可以单独从Langevin方程获得的模式，包括电流感应力预测。我们指出，门提供了独立的偏置电压，可用于探索由于NC/BP力的电流诱导的振动不稳定性的电流控制。此外，使用紧束缚和Brenner势，我们说明如何Langevin型分子动力学可以执行包括焦耳热效应的碳链系统。包括电流诱导力的分子动力学使得模式之间的能量重新分配机制，介导的非谐相互作用，这被发现是至关重要的电子加热的描述。我们已经开发了一个半经典的朗之万方程的方法，可用于探索电流诱导的动力学和不稳定性。我们发现在实验相关的偏置和栅极电压的碳链系统的不稳定性。
2011-10-19 cond-mat.mes-hall
Scanned single-electron probe inside a silicon electronic device
固态器件可以在原子尺度上制造，应用范围从经典逻辑到当前标准和量子技术。虽然非常希望在原子尺度上探测这些器件和它们所具有的量子态，但是典型的方法依赖于长程电容相互作用，这使得探测变得困难。在这里，我们探测硅电子器件在原子尺度上使用一个本地化的电子量子点直接在设备内所需的位置诱导，使用偏置的低温扫描隧道显微镜的尖端。我们展示了使用亚纳米位置控制的尖端，和量子点能级使用施加到设备的栅极水库的电压的量子点与设备的源水库的短程隧道耦合相互作用的控制。尽管量子点与金属尖端的接近度为$\sim 1$ nm，但我们发现栅极提供了足够的电容以实现高度的电控制。结合原子尺度成像，我们使用量子点探测器件中单个缺陷中的外加电场和电荷。这种能力有望有助于理解原子尺度的器件和其中实现的量子态。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall
Pulling Platinum Atomic Chains by Carbon Monoxide Molecules
采用低温机械可控断裂结实验研究了一氧化碳分子与原子尺度铂纳米结的相互作用。结合平台长度分析、二维电导-位移直方图和条件相关分析，给出了Pt-CO-Pt单分子构型形成和演化的综合微观图像。我们的分析意味着，在纯Pt单原子链将形成一个CO分子infiltrate的结，首先在配置是垂直于接触轴。这种分子结足够强，可以拉动单原子铂链，分子被并入链中。沿着链形成，分子可以保持垂直构型，或者旋转成平行构型。单分子配置沿结位移的演变显示定量协议与理论预测，证明在垂直和平行的分子排列的解释。我们的分析表明，结合二维电导位移直方图与条件相关分析是一个有用的工具，分别分析从根本上不同类型的结轨迹在单分子断裂结实验。
2016-01-18 cond-mat.mes-hall
Comment to "Imaging the atomic orbitals of carbon atomic chains with field-emission electron microscopy"
在线性原子链的场发射电子显微镜中观察到稳定的双峰图案需要破坏轴对称的稳定机制，这未被Mikhailovskij等人[Phys. Rev. B 80，165404（2009）]正确识别。使用微观计算，我们将观察到的图案归因于链连接的配体产生的对称性破缺，加上碳π键交替。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
From Graphene constrictions to single carbon chains
我们提出了一个原子分辨率的观察和分析的石墨烯收缩和带与亚纳米宽度。石墨烯膜研究成像侧球面像差校正的透射电子显微镜在80千伏。由于辐射损伤，在蜂窝状结构中形成孔。随着空穴的增长，两个空穴相互靠近，位于它们之间的六边形结构就会变窄。当石墨烯带的宽度缩小到1纳米以下时，就会发生从六边形结构的转变和偏离。一些重建，涉及更多的五边形和七边形比六边形，原来是惊人的稳定。最后，观察到石墨烯接触之间的单碳原子链桥。动态以原子分辨率实时观察，具有足够的灵敏度来检测在足够长的时间内保持稳定的每个碳原子。碳链出现可重复的，并在各种配置从石墨烯桥，吸附物之间，或在开放的边缘，似乎代表一个最稳定的配置，一个少原子的碳系统容纳在存在连续的能量输入从电子束。
2009-05-19 cond-mat.mes-hall
Incommensurate double-walled carbon nanotubes as one-dimensional moiré crystals
圆柱形多壳层结构是纳米线中常见的原子排列方式之一。作为多壳层，定义明确的原子周期性很难在其中实现，因为其中单个壳层的周期单位通常不匹配，除了极少数情况外，这对理解其物理性质构成了挑战。在这里，我们表明，由单个壳层的原子晶格叠加产生的莫尔图案是决定其电子结构的决定性因素。作为一个例子，双壁碳纳米管显示出其电子性质从金属到半导体并进一步到绝缘状态的惊人变化，这取决于它们的莫尔图案，即使它们仅由具有几乎相似的能隙和直径的半导体纳米管组成。因此，非周期性多壳层纳米线可以被归类为具有不同电子结构的新的一维莫尔晶体。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall
Sublattice Segregation of Hydrogen Adsorbates in Carbon Nanotubes
最近的实验观察已经报道，氮原子可能更倾向于位于石墨烯的两个子晶格之一上，而不是随机分布。已经提出，这种偏好可以提供一种可能的途径来定制石墨烯的带隙，同时保持其优异的电子传输特性。在所提出的解释这种效应的机制中，有人认为石墨烯的传导电子介导的长程杂质间相互作用可能会导致亚晶格占据之间的不对称性。已知电子介导的相互作用不仅在N原子之间普遍存在，而且在吸附到六方结构内的特定位置（即碳原子的顶部）的杂质之间普遍存在。此外，这种相互作用是已知的，以成为更长的范围作为系统的维数降低。因此，在本文中，我们研究了在掺杂氢原子的金属碳纳米管的情况下是否出现类似的亚晶格不对称性。我们的研究结果表明，类似的亚晶格不对称性是可观察到的，甚至更明显的小直径碳纳米管与稀释浓度的吸附物，随着直径或杂质浓度的增加而减少。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall
Structure and electronic properties of molybdenum monoatomic wires encapsulated in carbon nanotubes
利用密度泛函理论研究了不同手性的单壁碳纳米管中钼的单原子链。我们确定了用于封装单个原子线的碳纳米管的最佳尺寸，以及该线所采用的最稳定的原子排列。我们还研究了在弹道制度的传输特性，通过计算的传输系数，并将它们追溯到电子传导通道的导线和主机。我们预测，适当半径的碳纳米管封装钼线具有金属行为，即使纳米管和线都是绝缘体。因此，将Mo线封装在CNT中是产生导电准一维混合纳米结构的一种方式。
2011-03-09 cond-mat.mes-hall
Electrical conductivity measured in atomic carbon chains
本研究首次报道了单原子碳链的电导率测量结果。这些链是通过将碳原子从石墨烯带中解开而获得的，同时电流流过石墨烯带，并依次流过链。链的形成伴随着电导率的特征性下降。碳链的电导率比以前预测的理想链要低得多。使用密度泛函和多体微扰理论的第一性原理计算表明，链中的应变以决定性的方式决定电导率。事实上，碳链总是处于变化的非零应变下，该应变将其原子结构从累积多炔构型转变为多炔构型，从而诱导可调带隙。修改后的电子结构和接触到石墨外围的特性解释了局部约束的碳链的低电导率。
2013-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Standing Wave Formation in Atomic Wires
利用传输理论的Landauer公式和电子结构的紧束缚模型，我们研究了电子输运通过原子线形成的一维收缩金属纳米接触对之间。我们的结果解释的电子驻波形成的原子线，由于电子波反射在原子收缩的末端的干涉。我们探讨这些驻波和相关的传输共振考虑两种类型的原子线：连接到金接触和碳线连接到金接触的原子线-金属接触界面的化学的影响。我们发现，金导线的电导大致为$1 G_0 = 2 e^2/h$的导线长度的研究，与实验一致。相比之下，对于碳线的电导被发现强烈振荡的原子数在电线中的变化，奇数链比偶数链更导电，在协议与以前的理论工作，是基于不同的模型的碳线和金属接触。
1999-07-06 cond-mat.mes-hall
Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films
我们报告了一种天然存在的二维材料（石墨烯，可以被视为一个巨大的平面富勒烯分子，描述其电子特性，并展示了全金属场效应晶体管，它独特地表现出弹道输运在亚微米的距离，即使在室温下。
2004-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simple and efficient LCAO basis sets for the diffuse states in carbon nanostructures
我们提出了一个简单的方法来描述最低的未占扩散态的碳纳米结构的密度泛函理论（DFT）计算使用最小的LCAO（原子轨道的线性组合）基组。通过比较平面波基础计算，我们展示了如何通过将长程轨道添加到平面<it>sp2</it>（石墨烯）和弯曲碳（C60）的极端情况下的标准LCAO基组来捕获这些状态。特别地，使用具有长范围的贝塞尔函数作为附加基函数保持最小的基尺寸。与具有多个偏振轨道的标准伪原子轨道（PAO）相比，这提供了更小和更简单的原子中心基组，或者通过向基添加非原子中心态。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall
Electrical Nanoprobing of Semiconducting Carbon Nanotubes using an Atomic Force Microscope
我们使用原子力显微镜（AFM）的尖端，局部探测半导体碳纳米管晶体管的电子特性。在三探针测量装置中，镀金AFM针尖用作电压或电流探针。使用的尖端作为一个可移动的电流探针，我们调查的缩放与沟道长度的设备属性。利用针尖作为电压探针，我们研究了接触的性质。我们发现，Au使一个很好的接触在p区，没有肖特基势垒。在n-区域中，发现大的接触电阻，占主导地位的传输特性。
2003-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High performance current and spin diode of atomic carbon chain between transversely symmetric ribbon electrodes
我们证明，巨大的电流和高自旋整流比，可以实现在原子碳链设备之间连接两个对称的铁磁的石墨烯纳米电极。用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法对自旋相关输运进行了模拟。研究发现，纳米带和碳链中电子波函数的横向对称性对自旋输运模是至关重要的。在两个电极的平行磁化结构中，在线性和非线性区域都观察到纯自旋电流。然而，在反平行配置中，在正（负）电压偏置下禁止上自旋（下自旋）电流，这导致104阶的自旋整流比。当用硼原子取代边缘碳原子以抑制其中一个电极中的边缘磁化时，我们获得了电流整流比超过10e6的二极管。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale atomic waveguides with suspended carbon nanotubes
我们提出了一种实验上可行的实现一维超冷原子气体在纳米磁波导由单双钳悬浮碳纳米管形成。我们发现，所有常见的退相干和原子损失机制都很小，保证了陷阱的稳定运行。由于碳纳米管中极大的电流密度在空间上是均匀的，我们提出的架构可以克服原子云碎片化的问题。添加第二纳米线允许创建具有适度隧穿势垒的双阱电势，这对于隧穿和干涉实验是期望的，具有隧穿距离在纳米范围内的优点。
2005-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetoresistance Effect in Spin-Polarized Junctions of Ferromagnetically Contacting Multiple Conductive Paths: Applications to Atomic Wires and Carbon Nanotubes
对于铁磁/原子线/铁磁结和铁磁/碳纳米管/铁磁结，我们从理论上研究了自旋相关的输运过程，以阐明铁磁/原子线/铁磁结中导电路径的数目与电导之间的内在关系，从而提高磁电阻比.当多个路径随机地位于两个FM之间时，FM之间出现电子波干涉，并且然后MR比随着路径数目的增加而增加。此外，在每个路径数处，碳纳米管的MR比变得大于原子线的MR比，反映了与FM接触的点的特征形状。
2004-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Carbon rehybridization at the graphene/SiC(0001) interface: Effect on stability and atomic-scale corrugation
我们解决的能量稳定性的石墨烯/SiC（0001）界面和相关的绑定机制，通过研究一系列的低应变相称的界面结构内的密度泛函计划。在应变可忽略的结构中，6 \surd 3 \times 6 \surd 3 R30° SiC周期性显示出最低的界面能，为其频繁的实验观察提供了理论基础。界面的稳定性是由增强的局部反应性的衬底键合的石墨烯原子经历sp2-到-sp3再杂化（重杂化）。通过这种机制，更高稳定性的松弛结构在原子尺度上表现出更明显的石墨烯波纹。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reevaluating the electrical impact of atomic carbon impurities in MoS2
本研究通过计算模拟重新评估了MoS2中碳杂质的电学影响，发现碳缺陷不会导致电学掺杂，而是作为载流子陷阱存在，并提供了其电子和振动特征数据以供识别。
2025-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Halogen-Terminated Carbon Atomic Wires by Laser Ablation in Halogenated Organic Solvents: Synthesis and Characterization
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学）；Elettra Sincrotrone Trieste（的里雅斯特 Elettra 同步辐射中心）
通过激光烧蚀有机溶剂合成卤素终止碳原子线，利用拉曼光谱揭示其电子和光学性质调控机制。
2026-02-21 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
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
Immersing carbon nano-tubes in cold atomic gases
我们研究了一个独立的，振动的碳纳米管，是安装在一个原子芯片，并沉浸在云的超冷原子的交感神经松弛。与纳米管碰撞的气体原子通过Casimir-Polder势激发声子。我们使用费米的黄金法则来估计相关的实验参数的弛豫率，并开发一个完全动态的弛豫理论的多模声子场嵌入在一个热原子水库。基于现有的实验数据，我们确定的弛豫率作为一个函数的原子密度和温度所需的交感基态冷却的碳纳米管。
2013-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Localized atomic vibrations caused by point impurity in long chains of noble gas atoms adsorbed in outer grooves of carbon nanobundle
研究碳纳米管束沟槽中惰性气体原子长链内点状三参数替代杂质引起的局域振动，推导出频率、强度解析式及存在条件。
2025-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Ab-initio Study of the Trimethylaluminum Atomic Layer Deposition Process on Carbon Nanotubes - An Alternative Initial Step
碳纳米管的电子应用需要在碳纳米管上沉积电介质薄膜，同时保持其优异的电子性能。在我们的密度泛函理论研究中，我们使用三甲基铝（TMA）原子层沉积（ALD）作为CNT功能化的模型过程。由于这种官能化依赖于OH基团的存在，因此CNT暴露于水或氧气预处理。我们发现，只有具有单空位缺陷的碳纳米管能够与H $_{2}$ O或O $_{2}$反应。此外，缺陷优选被氧饱和。这使得CNT没有用于第一次TMA添加的必要羟基。因此，我们提出了一种替代的初始步骤，之后可以在CNT上进行经典的TMA ALD工艺。
2017-06-30 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Effects of Tip-Nanotube Interactions on Atomic Force Microscopy Imaging of Carbon Nanotubes
我们研究原子力显微镜（AFM）的提示和单个碳纳米管（CNT）支持SiO2之间的范德华（VDW）相互作用的效果。分子动力学（MD）模拟揭示了如何碳纳米管变形在AFM测量过程中，不考虑AFM针尖材料。单（双）壁CNT的表观高度可用于估计其直径高达~2 nm（~3 nm），但对于更大的直径，CNT横截面不再是圆形的。我们的模拟进行了比较，从AFM测量和共振拉曼光谱获得的CNT尺寸，具有良好的协议较小的CNT直径。在一般情况下，大直径碳纳米管的AFM测量必须小心解释，但该方法的可靠性得到改善，如果知识的数量的碳纳米管壁是available-able，或者如果额外的验证（例如，通过光学技术）可以获得。
2012-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Is the atomic quadrupole moment of a carbon atom in graphene zero?: The case for a rational definition of the properties of atoms in a molecule
St. Bonaventure University（圣博纳文图尔大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Queen Mary, University of London（伦敦大学玛丽女王学院）
本文提出理论框架，证明石墨烯中碳原子的原子四极矩本质上为零，并提出更现实的静电模型。
2025-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structures of stable linear carbon chains on Ag-nanoparticles
在这项工作中，我们报告的X射线光电子（XPS）和价带（VB）光谱测量的无表面活性剂的银纳米粒子和银/线性碳链（Ag@LCC）结构的脉冲激光烧蚀（PLA）在水中制备。我们的测量结果表明，显着的氧化，只有在表面上的银纳米粒子与许多共价碳-银键，但只有可忽略不计的碳-氧键的痕迹。理论模型还提供了证据，证明线性碳链与纯的和部分氧化的银表面之间形成了牢固的碳-银键。理论和实验的电子结构的比较也提供了证据的存在下，非氧化的线性碳链的银表面。为了评估化学稳定性，我们研究了氧化物种（水和氧气）的物理吸附的能量学，发现这种吸附比线性碳链的吸附更优选在氧化或原始银表面上，这使得LCC氧化的初始步骤在能量上是不利的。
2017-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Highly tunable spin-dependent electron transport through carbon atomic chains connecting two zigzag graphene nanoribbons
受最近成功从石墨烯中切割出稳定碳原子链的实验的启发，我们研究了连接两个锯齿形石墨烯纳米带的碳链的器件结构，其具有高度可调的自旋相关输运性质。基于非平衡格林函数方法结合密度泛函理论的计算表明，输运行为对铅的自旋构型和带隙中桥的位置很敏感.中间的桥给出了总体良好的耦合，除了在费米能周围，其中具有反平行自旋的引线产生小的传输间隙，而具有平行自旋的引线给出有限的态密度，并在碳链中的原子数方面引起电导的奇偶振荡。另一方面，在边缘处的桥显示出与自旋极化边缘态相关的输运行为，在传输函数中呈现出在费米能旁边的尖锐的纯$α$ -自旋和$β$ -自旋峰。这使得通过调整引线的自旋状态和桥位置来实现片上互连或自旋电子器件成为可能。
2012-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of high-capacity hydrogen storage using carbon atomic chains: the role of terminations
采用第一性原理密度泛函理论计算了不同末端碳原子链的储氢容量。与H-封端链上的H2的物理吸附不同，我们表明，两个Li（Na）原子，每个封端的碳链的一端可以容纳10个H2分子，具有最佳的结合能，用于室温储存。Li 2 p态与H2 σ轨道的杂化有助于H2吸附。然而，H2分子对Na的结合机制仅来自带电Na原子与H2之间的极化相互作用。此外，由于Li 2s 2 p（Na 3s）和C 2 p态之间的电荷转移，额外的H2分子可以结合到链末端的碳原子上。重要的是，这些孤立的金属封端的链的二聚化不影响氢结合能显着。此外，单链可以通过终止在C60簇上而有效地稳定。在Li涂覆的C60-Cn-C60（n = 5，8）上的氢吸收> 10重量%的情况下，Li 12 C60-Cn-Li 12 C60络合物可以充当比（Li 12 C60）2二聚体更好的聚合物结构单元，而不减少每个Li吸附的H2分子的数量。这些发现为基于末端sp碳链的团簇组装储能材料的设计提供了一条新的途径。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus
High-Yield of Memory Elements from Carbon Nanotube Field-Effect Transistors with Atomic Layer Deposited Gate Dielectric
碳纳米管场效应晶体管（CNT FET）已被提议作为未来纳米电子学的可能构建块。但是CNT FET的挑战在于它们似乎在其传输特性中随机地显示不同的滞后量。滞后通常归因于纳米管和栅极之间的电介质层中的电荷捕获。这项研究包括94个CNT FET样品，提供了一个前所未有的统计基础上看到在五个不同的CNT栅极配置的滞后。我们发现记忆效应可以通过仔细设计纳米薄层的栅介质来控制。通过使用HfO $_{2}$和TiO $_{2}$在三层结构中的原子层沉积（ALD），我们实现了第一个CNT FET，其传输特性具有一致且窄分布的记忆效应。
2008-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uncommon 2D Diamond-like Carbon Nanodots Derived from Nanotubes: Atomic Structure, Electronic States and Photonic Properties
该研究从SWCNT和MWCNT制备准二维类金刚石碳纳米点，结合XPS、拉曼、吸收与PL表征及理论模型，揭示两者局域结构相似但发光机制不同。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Graphene nanoribbons from unzipped carbon nanotubes: atomic structures, Raman spectroscopy and electrical properties
我们研究了超声化学解链多壁碳纳米管（MWNTs）得到的单个石墨烯纳米带（GNRs，宽度~10-30 nm）的原子结构、拉曼光谱和电输运性质。像差校正的透射电子显微镜（TEM）显示了高比例的两层（2L）GNRs和一些单层带。层-层堆叠角范围为0 °至30 °，包括接近30 °（扶手椅取向）或0 °（锯齿取向）的平均手性角。观察到大部分GNR具有弯曲且光滑的边缘，而其余GNR显示出平坦且不太光滑的边缘（粗糙度\leq 1 nm）。偏振拉曼光谱探测各个GNR以揭示D/G比率和在平行和垂直激光激发偏振（D/D \bot）下的D带强度比率。所观察到的光谱趋势被用来推断GNRs的平均手性角和边缘平滑度。电输运和拉曼测量进行了单独的带状GNRs相关的光谱和电学性质。
2011-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The One-Dimensional Wigner Crystal in Carbon Nanotubes
电子-电子相互作用强烈影响低维系统的行为。在一维（1D）中，任意的弱相互作用定性地改变了基态，产生了现在已经在许多实验系统中观察到的Luttinger液体（LL）。在低载流子密度下，相互作用甚至更重要，并且在长程库仑势是主导能量尺度的极限下，电子液体预计将成为称为维格纳晶体的周期性有序固体。在一维，维格纳晶体已被预测表现出新的自旋和磁性不存在于普通LL。然而，尽管最近在耦合量子线方面取得了进展，但由于无序的作用，这种状态的明确实验证明是不可能的。在这里，我们证明了使用低温单电子输运光谱，在低无序碳纳米管的带隙的空穴气是一个实现的一维维格纳晶体。我们的观测可以导致对空间分离的载流子系统的行为的前所未有的控制，并且可以用于实现具有长相干时间的固态量子计算。
2007-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Carbon nanotubes with atomic impurities on boron nitride sheets under applied electric fields
采用第一性原理计算研究了在外加电场作用下，金属掺杂的（10，0）碳纳米管在六方氮化硼（hBN）片上的结构和电子性质.我们考虑K，Cl和Ni原子作为掺杂剂来研究CNT的电子性质对掺杂极性和浓度的依赖性。电场强度从-0.2 V/cm到+0.2 V/cm变化，以探索外部电场对电子结构的影响。虽然hBN片的电子能带根据场强而改变，但其在价带或导带中的电子状态在所考虑的场强下不触及费米能级。我们的结论是，hBN作为基板不修改的CNT的电子结构，从而导致在设备性能的改善，与基于传统的基板材料，如SiO $_2$的设备相比。
2013-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long triple carbon chains formation by heat treatment of graphene nanoribbon: Molecular dynamics study with revised Brenner potential
提出了加热石墨烯纳米带产生原子链的方法，并采用分子动力学模拟对其进行了研究。对Brenner势进行了修正，使之能更好地描述石墨烯中原子链、边和空位迁移的形成过程。在2500 K下，观察到了3和4原子排的边缘GNRs（3和4-ZGNRs）的一个根本不同的行为：在3-ZGNRs中形成了数百个原子长度的三重、双重和单重碳链，而在4-ZGNRs中仅用短链和GNR宽度减小进行边缘重构。通过分析键重组反应揭示了3-ZGNRs中的链形成机制，并基于两个过程的相互作用。第一个是3个锯齿形原子排之间的键断裂，导致三重链形成。第二种是在同一锯齿形原子行内的键断裂，其主要通过生成五边形而发生，随后五边形中的键断裂并导致单链或双链形成。对相关反应势垒的DFT计算与提出的机理一致。讨论了基于链的纳米电子器件具有可控数量的链的可能性。
2018-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological characteristics of local atomic arrangements at crystalline-amorphous structural transition in graphite
在球磨过程中，石墨发生了从晶态到非晶态的准连续结构转变。结合X射线衍射分析、反向蒙特卡罗模拟和Voronoi图方法，确定了碳纳米材料结构中短程有序和中程有序的定量特征。高分辨率TEM图像揭示了具有洋葱状结构的球状碳材料的形成。为模拟球磨石墨的原子构型而构造的Voronoi多面体（VP）在拓扑和度量特征上具有非常大的多样性，并且包含大量的5-fold面。通过对VP球度系数Ksph的分析，得出了球磨后碳的结构由石墨状向类金刚石状转变的局部原子排列变化的结论。提出将球度系数作为拓扑有序度的一个参数来定量估计非晶结构的无序度。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly mechanisms of short atomic chains on single layer graphene and boron nitride
采用第一性原理平面波方法研究了碳原子短链在单层、六方氮化硼（h-BN）和石墨烯上的成核和生长机制。我们的分析从单个碳原子的吸附开始，并检查其迁移。一旦C $_2$在h-BN上成核，在其附近插入每个额外的碳原子会导致一小段碳原子链以一种奇特的方式一次增长一个原子：现有的链离开其初始位置，随后从其底端连接到碳原子的顶部。垂直吸附到h-BN上的这些链的电子、磁性和结构性质取决于链中碳原子的数量，使得它们表现出奇偶不一致性。单个碳链也可以在h-BN的宽带隙中用局域态改变电子结构。作为相反的情况，我们研究了石墨烯上短BN原子链的生长，其属性取决于B或N是否是与衬底结合的原子。这些结果与从头计算分子动力学模拟的增长过程揭示了有趣的自组装行为的增长链。此外，我们发现这些原子链通过为各种ad原子的键合创造活性位点来增强h-BN和石墨烯片的化学活性，并且可以充当这些蜂窝结构的两个和多个片之间的支柱，从而在它们之间留下更宽的间距以实现特定分子的高容量存储。
2012-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nonlinear atomic vibrations and structural phase transitions in strained carbon chains
本文研究了具有累积多烯结构（$=C=C=)_{n}$）的均匀应变碳链中原子的纵向非线性振动。借助基于密度泛函理论的从头算模拟，我们揭示了当应变超过临界值$η_{c}\approx 11\,{\%}$时，$π$模在一定幅度范围内的软化现象。这种软模的凝聚诱导碳链的结构转变，使其晶胞加倍。这是在应变累积多烯中的Peierls相变，其先前在[Nano Lett. 14，4224（2014）]。Peierls跃迁导致应变碳炔的电子能谱中出现能隙，使材料从导电态转变为半导体或绝缘态。上述论文的作者强调，这种现象可用于构建各种纳米器件。$π$模式软化的发生是因为旧的平衡位置（EQP），周围的碳原子振动在小的应变，失去了它们的稳定性，这些原子开始振动位于旧的EQP附近的新的势阱。我们研究了新的EQP的稳定性，以及在其附近的振动的稳定性。在先前的论文[Physica D 203，121（2005）]中，我们证明了在具有任意粒子间相互作用的单原子链中，只能存在三个由能量决定的Rosenberg非线性简正模。它们是上面讨论的$π$模式和两种其它模式，我们称之为$σ$模式和$τ$模式。与平衡态的晶胞相比，这些模式对应于振动态的晶胞的两倍、三倍或四倍的倍增。我们研究了具有任意粒子间相互作用对势的链模型中这些模的性质。
2017-01-17 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Thermal transports of one-dimensional ultrathin carbon structures
碳原子链、线性苯聚合物和碳纳米线都是一维（1D）碳纳米结构。它们具有优异的电子和机械性能，然而，它们的热输运性质很少被探索。本文采用非平衡格林函数和力场相结合的方法，系统地研究了它们的热导率。在300 K时，热导率在0.24 ~ 1.00 nW/K之间变化，线性苯聚合物和碳纳米线中的声子输运强烈依赖于苯环之间的连接方式.我们提出了一个简单的一维模型，即力常数模型，解释了这些结构中复杂的输运过程。我们的研究不仅揭示了这些碳结构中声子输运的内在机制，而且为分析其他由几个原子链组成的一维碳结构的热性质提供了一种有效的方法。
2019-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ballistic atomic transport in narrow carbon nanotubes
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Griffith University（格里菲斯大学）；Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家光学研究所）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
研究揭示了在碳纳米管中，氦-4原子在理想界面下无摩擦的球形传输特性，展示了纳米尺度界面的量子本质。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Electric and Magnetic Field Nano-Sensing Using a New, Atomic-like Qubit in a Carbon Nanotube
量子传感技术已经成功地推动了许多领域的灵敏度极限，并为研究纳米尺度器件和新材料的扫描探针带来了巨大的希望。然而，形成一个纳米级的量子比特，它足够简单和坚固，可以放置在扫描尖端上，并且足够灵敏，可以检测各种物理观测值，仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们展示了一个概念上的新量子位实现在碳纳米管，实现这些要求。与在双量子点中使用电子态的主流半导体量子比特相比，我们的量子比特利用了单个量子点中的自然电子波函数。使用超净纳米管，我们从具有显著不同的磁矩和空间电荷分布的两个波函数构建量子比特，使其对磁场和电场都敏感。我们使用一系列的门直接成像这些波函数，并证明其本地化的时刻。由于它们不同的空间结构，这些波函数也表现出完全不同的输运性质，给了我们一个简单的基于输运的量子比特读出机制。由于其窄的相干限制跃迁，量子比特表现出比单电子晶体管明显更好的电场检测灵敏度。此外，用相同的量子位，我们证明了直流灵敏度与NV中心的磁场的同时探测。我们的技术对器件复杂性的要求最低，可以使用许多简单的制造方法来实现。这些特性使这种类似原子的量子位成为一种强大的新工具，可以实现各种新的纳米级成像实验。
2019-08-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modeling phase separation in polymer-derived silicon carbonitride ceramics through extended machine learning molecular dynamics
Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Laboratoire ICube UMR 7357（ICube 实验室）；ADYNMAT CNRS consortium（ADYNMAT CNRS 联盟）；Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, UMR 7504（斯特拉斯堡材料物理与化学研究所）；Centre for Catalysis and Clean Energy, School of Environment and Science, Griffith University（格里菲斯大学环境与科学学院催化与清洁能源中心）
本研究开发了适用于硅碳氮化物体系的机器学习原子间势，通过大规模分子动力学模拟揭示了热处理过程中碳域从非晶SiCN基体中成核并形成类石墨烯片层的相分离机制。
2026-05-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
