Fluid sensitive nanoscale switching with quantum levitation controlled by $α$-Sn/$β$-Sn phase transition
本文分析了用溴苯和氯苯的混合液分离二氧化硅和锡之间的利夫希茨压力。我们发现，从半金属$α$ -Sn到金属$β$ -Sn的相变可以将Lifshitz力从排斥力切换到吸引力。这种效应是由$α$ -Sn和$β$ -Sn的介电函数的差异引起的，在由中间液体混合物的组成控制的不同频率区域对总Lifshitz压力给出吸引和排斥贡献。以这种方式，人们可能能够在液体介质中产生相变控制的量子悬浮。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Elemental substitution tuned magneto elastoviscous behavior of nanoscale ferrite MFe2O4 M = Mn, Fe, Co, Ni based complex fluids
研究了不同磁性金属Fe、Mn、Co、Ni取代纳米级MFe2O4尖晶石型铁氧体中的M2位对相应磁流变液磁流变性能和磁弹粘滞性能的影响。采用多元醇辅助水热法合成了不同掺杂的MFe2O4纳米粒子。对MRF进行了详细的稳态和振荡剪切流变学，以确定磁粘弹响应。磁流变液在磁场的作用下表现出剪切变稀行为和增强的屈服特性。稳态磁粘行为的比例对管理梅森数和自相似响应的所有MRF已被注意到。在磁场作用下，磁流变场符合扩展的宾汉塑性模型。当磁流变液暴露在随时间变化的磁场中时，瞬态磁粘响应表现出明显的磁滞行为。利用频率和应变振幅扫描的振荡剪切研究在现场环境下表现出突出的固体样行为。然而，松弛行为和应变振幅扫描测试的MRFs表明，虽然流体显示出类似固体的行为下，场效应，他们不能被称为典型的弹性流体。比较表明，MnFe2O4磁流变液具有更好的屈服性能。然而，在动态和振荡系统的情况下，CoFe2O4磁流变液表现出最好的性能。MRF的粘弹响应对应于三元件粘弹模型。这项研究可能会发现重要的设计和开发策略的纳米磁共振的不同应用。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Precise Fabrication of Uniform Molecular Gaps for Active Nanoscale Devices
具有多功能性和明确结构的分子可以作为极端纳米器件的构建块。这需要它们精确地整合到功能异质结中，最常见的是金属-分子-金属架构的形式。然而，目前的制造技术所造成的结构损伤和不均匀性，限制了它们的有效结合。在这里，我们提出了一种混合制造方法，使均匀的分子间隙。使用具有亚纳米粗糙度的模板剥离光刻图案化的金电极作为底部接触，在其上通过自组装形成分子层。使用胶体金纳米棒的介电泳捕获组装顶部接触，从而产生均匀的亚5 nm结。在这些电活性设计中，我们进一步探索了机械可调谐性的可能性。分子的存在可以帮助控制亚纳米机械调制，由于表面粘附力引起的不稳定性，亚纳米机械调制通常难以实现。我们的方法是多功能的，提供了一个平台，开发和研究活性分子的差距对功能纳米器件。
2020-06-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nanoscale molecular electrochemical supercapacitors
由于较短的沟道长度允许更快的离子/电荷移动，纳米级分子薄膜可以是用于下一代高性能能量存储器件的有吸引力的电子部件。然而，控制化学功能化和实现稳定的电极分子界面在纳米尺度上通过共价功能化的低电压操作，超快充电/放电仍然是一个挑战。在此，我们提出了一种简单、可控、可扩展、低成本和多功能的电化学接枝方法来调节从低成本EVEREADY电池（1.5美元，10个1.5 V电池）中提取的石墨棒（GR）的化学和电子性质。在ANT改性的GR（ANT/GR），总电容揭示了350倍的增强相比，未改性的GR测试与0.1 M H2SO 4电解质，确保恒电位和恒电流测量。这种电容的增强归因于双电层和法拉第电荷转移的贡献。由于蒽分子层具有更高的导电性，在电化学接枝过程中，蒽分子层比芘和萘分子膜具有更多的偶氮基团（-N=N-），这是提高电容的关键。超低负载纳米膜暴露高表面积，导致极高的能量密度。纳米级分子膜（~ 23 nm厚度）显示出在低电位下操作的优异的恒电流充放电循环稳定性（10，000）。电化学阻抗谱与DC测量一起进行，以揭示深度电荷存储性能。GR上的电化学接枝分子膜表现出优异的电容和电导率平衡，对二茂铁的高扩散系数，并且可以容易地在刚性到柔性电极上以良好的产率合成。
2023-03-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Hamiltonian Learning of Triplon Excitations in an Artificial Nanoscale Molecular Quantum Magnet
本研究提出结合张量网络精确模拟与机器学习的策略，从扫描隧道谱中提取纳米尺度CoPC分子磁体的哈密顿量参数，实现任意尺寸系统的微观描述。
2025-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sintering-coalescence transition on the nanoscale as a bifurcation phenomenon: molecular dynamics study
采用等温分子动力学（MD）方法，利用Nose-Hoover恒温器模拟了金纳米粒子（NPs）的聚结/烧结过程。MD模拟是通过使用著名的开放程序LAMMPS，其版本的并行计算的GPU上实现的。我们已经发现，固体NP烧结方案不是在NP熔化温度Tm下精确地切换到聚结方案，而是在较低温度T0= 0.9 Tm下切换到聚结方案，该较低温度T0= 0.9 Tm被解释为对应于聚结/烧结分叉现象的临界温度：在T0-2K到T0+2K的温度范围内，在相同的固定温度下聚结/烧结后，相同尺寸的（子）NP可以具有液体状或晶体结构。通过对结晶度和径向分布函数的分析，对结晶态和液态进行了鉴别。为此，我们采用了Ovito程序。
2021-06-28 cond-mat.mes-hall
Investigating charge transfer dynamics at the nanoscale
在纳米尺度上获取电荷转移（CT）动力学的定量信息仍然是一个重要的科学挑战。特别是，CT过程中的单分子在表面需要进行调查，以适当地控制在各种设备。为了解决这个问题，可以利用开关分子的动力学。在这里，一个镍-四苯基卟啉吸附在Si（100）表面上被用来研究CT过程的规则的两个手性分子构象的可逆激活。通过扫描隧道显微镜（STM）的电子，分子开关的统计研究揭示了分子的两个特定位置，它们的效率得到了优化。CT机制示出传播从两个侧向芳基基团对卟啉大环诱导两个对称的吡咯分子内运动。因此，测量的开关效率可以与Markus-Joreans模型相关，以估计描述CT过程的动态的相关参数。数值模拟提供了一个精确的描述的分子构象和揭示的分子能级的CT过程中所涉及的。这种定量方法开辟了一个完全原创的方法来研究CT在纳米级。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Electron turbulence at nanoscale junctions
通过纳米结构的电子输运可以部分地使用来自经典流体动力学的概念来表征。因此，人们自然会问，这种类比可以进行到什么程度，以及电子液体是否可以表现出非线性动力学效应，如湍流。在这里，我们提出了一个从头算研究的电子动力学纳米结，揭示了后者确实表现出的行为非常类似的经典流体。特别是，我们发现，从层流到湍流的过渡发生与增加电流，对应于增加雷诺数。这些结果揭示了电子动力学的意想不到的功能，并阐明了我们的理解纳米系统的输运性质的新光。
2007-03-02 cond-mat.mes-hall
Probing molecular dynamics at the nanoscale via an individual paramagnetic center
了解吸附在表面或局限于小体积的分子的动力学是一个越来越重要的科学和技术问题。在这里，我们展示了一个脉冲协议，使用个人顺磁性氮空位（NV）中心在金刚石中观察的时间演变的1H自旋从位于几纳米的金刚石表面的有机分子。该协议记录相互作用的1H自旋之间的时间相关性，因此通过其对核自旋弛豫和与NV的相互作用的影响对局部系统动力学敏感。我们能够通过仔细分析NMR信号的时间依赖性来收集关于纳米级旋转和平移扩散动力学的信息。将这种技术应用到各种液体和固体样品中，我们发现有证据表明，液体样品在金刚石表面上形成了1.5 nm厚的半固体层，其中平移扩散被抑制，而旋转扩散仍然存在。本技术的扩展可以适于突出拴系到金刚石表面的分子的化学组成，或者研究热或化学活化的动态过程，例如分子折叠。
2015-07-21 cond-mat.mes-hall
Strain Modulation of Graphene by Nanoscale Substrate Curvatures: A Molecular View
空间非均匀应变对于石墨烯赝磁场和能带结构的工程设计是重要的。尽管在应变工程的广泛兴趣，仍然是缺乏对设备兼容的应变模式，由于有限的理解的结构应变关系的控制。在这里，我们研究衬底的曲率和应变曲线的石墨烯通过结合实验和理论研究的模型系统：石墨烯上紧密堆积的SiO2纳米球具有不同的直径（20-200 nm）的效果。实验上，通过定量拉曼分析，我们观察到部分粘附和褶皱特征，发现较小的纳米球在石墨烯中诱导较大的拉伸应变，理论上，分子动力学模拟证实了相同的微观结构和应变的尺寸依赖性，并揭示了较大的应变是由较小的纳米球和石墨烯之间较强的、不均匀的相互作用力引起的。这种对应变机制的分子水平理解对于石墨烯和其他二维材料的应变工程非常重要。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall
Features of the Contact Angle Hysteresis at the Nanoscale: A Molecular Dynamics Insight
本研究利用分子动力学方法模拟了纳米尺度下液滴在外力作用下的形状，开发了准确评估前进与后退润湿角的解析模型，发现毛细管力与粘性力的相互作用及界面滚动运动对液滴形状至关重要，并验证了宏观Cox-Voinov模型在特定条件下的适用性。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.atm-clus
Nanoscale Transport of Surface Excitons at the Interface between ZnO and a Molecular Monolayer
激子对杂化体系的光电性质起着关键作用。利用具有$100\,\text{-nm}$空间分辨率的近场扫描光学显微镜（NSOM）研究了硬脂酸分子覆盖的$20\,\text{nm}$厚ZnO薄膜中表面激子（SX）的光致发光。从SX，施主结合（DX），和-在样品温度$T>20\,\text{K}$ -自由（FX）激子的发射分离在稳态和时间分辨的光致发光光谱。在$T<10\,\text{K}$处SX发射的$4\,\text{meV}$宽而光滑的包络线表明，SX跃迁能量和光谱扩散的不均匀分布是由SX扩散系数为$D(T<10 K)=0.30\,\text{cm$ ^2 $/s}$的$50\,\text{nm}$尺度上的扩散SX输运引起的。
2015-01-07 cond-mat.mes-hall
Atomistic Modelling of Energy Dissipation in Nanoscale Gears
分子和固态齿轮构成了纳米级机械的基本组成部分。该领域制造技术的最新实验进展为更好地描绘分子级机械装置工程的最终目标的路线图做出了巨大贡献。为了补充实验研究，计算机模拟发挥了宝贵的作用，因为它们允许解决，原子级的分辨率，各种基本问题，如纳米级齿轮系的角动量的传输和能量耗散的机制，在这样的长度尺度。我们在本章中回顾我们解决后一个问题的工作。我们的计算方法是基于经典的原子分子动力学模拟。讨论了两个基本问题：（i）吸附在表面上的旋转固态纳米齿轮的主导能量耗散通道，以及（ii）在由石墨烯纳米盘和分子尺度齿轮组成的异质齿轮副中旋转运动和摩擦过程的传递。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Quantum coherence of the molecular states and their corresponding currents in nanoscale Aharonov-Bohm interferometers
通过考虑一个纳米级的Aharonov-Bohm（AB）干涉仪，其中包含一个平行耦合的双点耦合到源极和漏极，我们研究了AB相位振荡的传输电流通过键和反键态通道。我们得到的结果证明了实验分析中给出的[物理。\textbf{106}，076801（2011）]中，不同能量构型中的键合态电流几乎相同。另一方面，我们将分析扩展到流过不同通道的瞬态输运电流分量，以探索成键态和反键态的宇称对瞬态区中相应电流分量的AB相位依赖性的影响。详细分析了量子态与相关电流分量之间的AB相位依赖关系，为通过测量系统中的输运电流重构量子态提供了有用的信息.利用量子点态和输运电流的相干特性，我们还提出了一种利用AB磁通量来操纵成键态和反键态的方法。
2016-01-09 cond-mat.mes-hall
Molecular machines operating on nanoscale: from classical to quantum
本文综述了微观世界中等温纳米机器的主要物理特征和工作原理，这些特征是经典机器和量子机器所共有的。特别注意耗散和热波动的双重和建设性的作用，波动耗散定理，热损失和自由能转换，热力学效率，和最大功率时的热力学效率。几个基本模型被认为是和讨论，突出通用的物理特征。我们的论述可以发现一些常见的谬误，继续困扰着文献，特别是错误的信念，一个应该尽量减少摩擦和降低温度，以达到高性能的布朗机，在最大功率的热力学效率不能超过一半。异常分子马达亚扩散，但在活细胞的粘弹性环境中的高效操作的新兴话题进行了讨论。
2016-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Graphene deflectometry for sensing molecular processes at the nanoscale
单分子传感是现代生物物理学和纳米科学的核心，从通过快速，低成本测序彻底改变医疗保健到在最基本的水平上理解各种物理，化学和生物过程。然而，分子尺度上的重要过程对于检测带宽来说通常太快，或者在检测灵敏度之外。此外，大多数设想的生物物理应用都是在室温下进行的，由于显着的热噪声，这进一步限制了检测。在这里，我们从理论上证明了可靠的力转换成电子电流通过局部悬浮的石墨烯纳米带进行超低弯曲偏转。电子耦合随距离的衰减放大了偏转的影响，即使在水溶液中也会产生可测量的电子电流变化。由于热波动，特性载流子传输峰值遵循广义Voigt分布，其行为反映在优化的传感器中。固有灵敏度小于7 fN/ $\sqrt{\mathbf{Hz}}$，允许在室温下检测超弱和快速过程。因此，石墨烯偏转法在分子尺度过程的传感和检测中提供了新的机会，从离子动力学到DNA测序和蛋白质折叠，在它们的自然环境中。
2018-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Engineering the thermopower in semiconductor-molecule junctions: towards high thermoelectric efficiency at the nanoscale
我们提出了一种可能的路线，以实现高的热电效率的分子结结合使用半导体电极的分子电子状态的局部化学调谐。前者允许控制相对于费米能量的HOMO传输共振的位置，而后者实现了双重目的：抑制类电子对热电势的贡献和切断HOMO传输尾部进入半导体带隙。因此，可以获得大的热功率。我们的研究结果强烈表明，在这样的分子结的优点大的数字可以实现。
2009-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of optical properties of silver clusters: Cross-over from molecular to nanoscale behavior
采用两种不同的\textit{ab initio}方法：1）基于全电子全势的线性缀加平面波方法和2）局域基函数赝势方法计算了银团簇的电子和光学性质.协议被发现之间的两种方法为小型和中型集群，前者的方法是有限的，由于其全电子制剂。后者，由于非周期性的边界条件，是更自然的方法来模拟小集群。集群大小的影响，然后探索使用本地基函数的方法。我们发现，随着团簇尺寸的增加，电子结构经历了从分子行为到纳米粒子行为的转变，在140个原子的团簇尺寸（直径$\sim 1.7$ \，nm）。在此团簇尺寸以上的台阶状电子结构，明显的几个功能，在虚部的极化率小于Ag $_\mathrm{147}$的所有团簇，让位于一个占主导地位的等离激元峰定位在波长350\，nm $\leλ\le$ 600\，nm。因此，在该长度尺度下，负责等离子体共振的传导电子的集体振荡开始主导银纳米团簇的光电性质。
2016-01-31 cond-mat.mes-hall
Deformable Molecular Crystal on 2D Crystal: A New Way to Build Nanoscale Periodic Trapping Sites for Interlayer Excitons
该研究提出利用二维分子晶体的结构可变形性，在有机分子/TMDC异质结构中构建纳米级周期性势场以俘获层间激子，通过PTCDI/MoS₂体系验证了该方法的有效性，为实现新奇激子物相提供了新途径。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Study of the Molecular Level Mechanism of Nanoscale Alternating Current Electrohydrodynamic Flow
The University of Queensland（昆士兰大学）；Australian Institute of Bioengineering and Nanotechnology, The University of Queensland（昆士兰大学生物工程与纳米技术研究所）；School of Chemistry and Molecular Biosciences, The University of Queensland（昆士兰大学化学与分子科学学院）；Griffith University（格里菲斯大学）；School of Environment and Science, Griffith University（格里菲斯大学环境与科学学院）；ARC Centre of Excellence for Green Electrochemical Transformation of Carbon Dioxide, The University of Queensland（昆士兰大学二氧化碳绿色电化学转化卓越研究中心）
本研究通过分子动力学模拟探讨了高频率条件下纳米孔中交流电流体动力学（AC-EHD）流动的分子机制，发现电极附近局部加热导致温度梯度，水分子对齐周期性变化引发流动，非对称电极结构产生净方向流动。
2026-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.comp-ph
Noise and fluctuations in nanoscale gas flow
McGill University（麦吉尔大学）
研究纳米尺度气体流动在经典和退化量子 regime 中的噪声特性，推导了质量流量的累积生成函数及三阶累积量表达式。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall
Unified description of charge transfer mechanisms and vibronic dynamics in nanoscale junctions
我们提出了一个通用的框架，统一的观点，计数统计的传输（费米子）的费用，因为它是常用的量子传输社区的观点的声子（玻色子），因为它是已知的量子光学领域的统计。作为一个特例，我们在同一基础上研究了通过分子结转移的电子的计数统计和相应的分子振动模的布居动力学。在隧道限制，非微扰的结果，在电子-声子相互作用的统一互补的方法，基于速率方程或使用非平衡格林函数。
2011-02-21 cond-mat.mes-hall
Bridging Finite Element and Molecular Dynamics for Non-Fourier Thermal Transport Near Nanoscale Hot Spot
Department of Mechanical Engineering, University of Utah（犹他大学机械工程系）
本文提出一种基于分子动力学和有限元方法的非傅里叶热传输分析框架，通过引入尺寸依赖的热导率模型，实现对纳尺度热点温度的高精度预测。
2025-12-30 cond-mat.mes-hall
Microscopic Current Dynamics in Nanoscale Junctions
到目前为止，纳米接触的输运性质主要是在静态散射方法内研究的。然而，对电子动力学和电流的瞬态行为仍然知之甚少。我们对纳米级量子点接触中的微观电流流动动力学进行了数值研究。我们采用了一种方法，结合了微正则图像的运输与时间相关的密度泛函理论。我们进行了原子和jeldom模型计算表明，电流的时间演化表现出几个值得注意的功能，如非层流和边缘流。我们将这些特征归因于电子流体与离子晶格的相互作用，归因于流体中压力梯度的存在，以及归因于纳米接触电极界面处的表面电荷的瞬态动态形成。我们的研究结果表明，量子输运系统表现出类似于经典液体的流体动力学特性。
2007-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Influence of thermal effects on stability of nanoscale films and filaments on thermally conductive substrates
我们考虑暴露于外部加热的导热基板上的纳米级厚度的薄膜和细丝。特别关注的是暴露于激光照射的金属膜。由于所涉及的短长度尺度，金属中的热吸收直接耦合到膜的演变，因为吸收长度和膜厚度是可比的。这样的设置需要流体机械和热效应的自洽考虑。我们通过基于流体体积的模拟来解决这个问题，其中包括不稳定的液态金属-固体基底相互作用势。这些模拟直接将流体动力学与流体和衬底中的温度场的时空演变耦合。我们专注于材料参数，特别是表面张力和粘度的温度变化的影响。关于表面张力随温度的变化，主要发现是，虽然Marangoni效应可能不会在所考虑的设置中发挥重要作用，但表面张力的时间变化（修改法向应力平衡）是显著的，并可能导致复杂的演变，包括液体金属-空气界面的振荡演变。薄膜粘度的温度变化也被发现是相关的。因此，在实验中，表面张力和粘度的变化都会影响出射波长。相比之下，灯丝的几何形状被发现是不太敏感的材料参数随温度的变化。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of benzothieno-benzothiophene derivatives at the nanoscale
我们通过扫描热显微镜研究了[1]苯并噻吩并[3，2-b][1]苯并噻吩（BTBT）和2，7-二辛基[1]苯并噻吩并[3，2-b][1]苯并噻吩（C8-BTBT-C8）的纳米级热导率。我们证明了沿层间方向的面外热导率是显著的，与C8-BTBT-C8（0.25 +/-0.13 W m-1 K-1）相比，BTBT（0.63 +/-0.12 W m-1 K-1）更大。这些结果得到了在相应分子晶体上进行的分子动力学计算（接近平衡分子动力学方法）的支持。计算指出沿3个结晶方向的显著热导率（类3D）值，其中结晶方向之间的各向异性因子对于BTBT低于1.8并且对于C8-BTBT-C8低于2.8，与这些材料的以二维特征为特征的电荷传输性质形成强烈对比。与实验一致，与C8-BTBT-C8相比，计算在BTBT中产生更大的值（分别为0.6-1.3 W m-1 K-1对0.3-0.7 W m-1 K-1）。纳米热阻的弱厚度依赖性与一个简单的分析模型是一致的。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall
Momentum tunnelling between nanoscale liquid flows
本文结合多体理论与分子模拟，发现液体流动可诱导壁面另一侧液体流动，即“流动隧穿”现象，并证明其作用范围可通过固体电子激发与液体电荷密度涨落的共振进行调控。
2025-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Neuromorphic heat transport effects in a molecular junction
本文利用非平衡分子动力学模拟和随机热力学研究分子结在时变周期性温度梯度下的能量输运，发现其具有热输运滞后这一记忆效应，为热神经形态计算机的设计提供了潜在途径。
2025-10-13 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Self-thermophoresis at the nanoscale using light induced solvation dynamics
将微泳者缩小到纳米级，并使用光作为外部控制的燃料，是活性物质领域的两个重要目标。在这里，我们证明了使用全原子分子动力学模拟，溶剂化松弛，可见光电子激发后诱导的荧光团的溶剂动力学，可以用来推动纳米粒子浸没在极性溶剂中。我们表明，富勒烯功能化的荧光团分子在液态水表现出显着增强的流动性，在外部激发下，与推进速度成正比的功率耗散到系统中。我们表明，推进机制是定量一致的分子尺度的自我热泳的情况。还讨论了利用受限环境在给定方向上引导功能化富勒烯运动的策略。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Nematic twist-bend phase with nanoscale modulation of molecular orientation
一种物质的状态，其中分子显示出长程取向顺序，而没有位置顺序被称为液晶。最著名和最广泛使用的（例如，在现代显示器中）是单轴取向，棒状分子沿着一个轴排列，称为指向矢。当分子是手性分子时，指向矢在空间中扭曲，画出一个直角螺旋面并保持垂直于螺旋轴;这种结构被称为手性螺旋。在这项工作中，使用透射电子显微镜和光学显微镜，我们实验证明了一个新的非手性分子，其中董事如下倾斜的螺旋面，保持恒定的倾斜角与螺旋轴，经历扭曲和弯曲形成的一个新的双有序。倾斜螺旋面具有纳米级的节距。新的扭曲弯曲的螺旋面代表了单轴螺旋面（没有倾斜）和手性螺旋面（有直角倾斜的螺旋面）之间的结构联系。
2013-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular Heat Engines: Quantum Coherence Effects
纳米尺度实验技术的最新发展使得利用单分子结作为电子学和能量传递器件成为可能，其中量子相干性在其热电特性中起着重要作用。对纳米器件效率的理论研究通常采用速率（泡利）方程，该方程不考虑量子相干性。因此，量子相干性是否可以提高分子器件的效率的问题不能在这样的考虑中完全解决。在这里，我们采用非平衡格林函数方法来研究量子相干性和失相对分子热机热电性能的影响。在一个通用的双色施主-桥-受主结模型，我们表明，量子相干性可能会增加效率相比，准经典（速率方程）的预测和纯退相和耗散破坏这种效果。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Probing the concept of line tension down to the nanoscale
一种新的力学方法是开发探索通过原子尺度模拟的线张力的概念，在固-液-汽接触线，以及它对温度的依赖性，约束，和固体/流体相互作用。更确切地说，通过估计沿着并垂直于在部分润湿的孔内形成的直接触线施加的应力，可以估计线张力，同时避免基于半球形液滴的几何缩放方法固有的缺陷。Lennard-Jones流体的线张力被发现遵循一个通用的行为与温度和化学势的影响，都包括在一个简单的接触角参数化。以前的理论建模和分子模拟之间的差异得到解决，和线张力的概念被证明是强大的分子限制。对于水观察到相同的定性行为，但是润湿转变处的线张力根据起作用的固体/流体相互作用的范围而朝向有限值发散或收敛。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.comp-ph
Towards chemical structure resolution with nanoscale nuclear magnetic resonance spectroscopy
核磁共振（NMR）光谱已经接近单分子灵敏度的极限，然而光谱分辨率目前不足以获得关于化学结构和分子相互作用的详细信息。在这里，我们证明了两个以上的数量级的光谱分辨率的改善，通过执行相关光谱与浅氮空位（NV）在金刚石磁传感器。原则上，该分辨率足以观察$\sim$ 1 T磁场中的化学位移，目前受到表面分子扩散的限制。我们测量了在金刚石表面处的（5nm）$^3$体积内的$D = 0.15 - 0.2$ 1nm $^2/\mathrmμ$的油扩散速率。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-thermal vibrations in biased molecular junctions
利用主方程方法研究了载流模型分子结的振动统计。特别是，我们集中在使用一个有效的温度$T_{\rm eff}$的有效性来表征的非平衡稳态的振动模式。我们确定的情况下，一个单一的$T_{\rm eff}$不能完全描述一个振动状态。在这种情况下，不同振动状态之间的概率分布不遵循玻尔兹曼类型。因此，振动模式的实际熵（自由能）低于（高于）由$T_{\rm eff}$给出的对应的热值，表明可以从这些状态提取额外的功。研究结果对纳米尺度体系非热振动态的热力学研究及其在纳米尺度热机中的应用具有重要意义。
2020-03-21 cond-mat.mes-hall
Hydrodynamic approach to transport and quantum turbulence in nanoscale conductors
在输运问题中，电子-电子相互作用的描述在解析和数值上都是困难的。在这里，我们表明，一个更简单的描述电子输运的相互作用的存在下，可以实现在纳米级系统。特别是，我们表明，纳米导体中的电子流可以用具有有效电子粘度的Navier-Stokes方程描述，即，与粘性和可压缩经典流体的动力学相同。通过使用这种流体动力学的方法，我们推导出的条件，从层流过渡到湍流在纳米系统，并讨论可能的实验测试我们的预测。
2007-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Self-locking in Collapsed Carbon Nanotube Stacks via Molecular Dynamics
本文提出将细碳纳米管插入塌陷大碳纳米管的两个瓣叶中构建纳米自锁单元，并通过分子动力学模拟研究其周期性系统的力学性能，从而将宏观自锁机制拓展到纳米尺度，为先进吸能材料和器件设计提供新思路。
2024-08-30 cond-mat.mes-hall
Tuning the conductance of a molecular switch
控制单分子电导的能力将对纳米级电子学产生重大影响。偶氮苯是一种分子，当暴露于辐射时，由于反式/顺式转变而改变构象，可以形成光驱动分子开关的基础。因此，澄清这种分子的电传输特性至关重要。在这里，我们从理论上研究了一个系统中，其中一个单一的偶氮苯分子连接到两个碳纳米管的电荷输运。与金电极形成鲜明对比的是，纳米管可以作为真正的纳米级电极，我们表明，通过改变纳米管和分子之间的接触的拓扑结构和/或纳米管的手性（即，锯齿形或扶手椅），可以显着地修改结的低能量传导特性。我们提出实验来证明与纳米管电极的控制电气开关。
2007-05-03 cond-mat.mes-hall
How reactive is water at the nanoscale and how to control it?
本文利用第一性原理精度的机器学习势与增强采样分子动力学，揭示化学势和界面相互作用主导纳米受限水的自解离趋势，为调控纳米尺度水反应活性提供了热力学依据和设计手段。
2025-08-18 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Molecular spin-probe sensing of H-mediated changes in Co nanomagnets
本研究利用STM结合二茂镍分子探针，发现载氢Co/Cu(111)纳米岛中氢超结构导致磁化方向旋转90°，并通过从头计算揭示其源于氢与Co的杂化及界面渗透，为纳米尺度磁性的化学调控提供了微观见解。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Oscillation of Kinked Silicon Nanowires: a Natural Nanoscale Spring
我们进行经典的分子动力学模拟，以证明应用扭结硅纳米线（KSiNWs）作为纳米弹簧。在千兆赫频率范围内的弹簧类振荡成功地使用类似的程序作为一个经典的质量弹簧振荡器的致动。通过能谱分析，我们检测到了类似弹簧的机械振荡和其他一些低频振荡，在KSiNWs中，随着纵横比的减小，横模出现了维度交叉现象。我们的研究结果揭示了KSiNW的弹性特性，并为其在纳米机械器件中的应用开辟了一条道路。
2013-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fluctuation-induced quantum friction in nanoscale water flows
到目前为止，碳纳米通道中的水的流动一直没有得到理解，积累了超低摩擦，异常高的水流速和曲率依赖的流体动力学滑动的实验证据。这些独特的性能引起了人们对用于脱盐、分子筛和能量收集的碳基膜的极大兴趣。然而，水-碳摩擦的机制仍然未知，无论是目前的理论，也没有经典或从头分子动力学模拟提供令人满意的合理化，其奇异行为。在这里，我们开发了一个量子理论的固体-液体界面，它揭示了一个新的贡献摩擦，由于在液体中的电荷波动耦合到固体中的电子激发。我们认为这种量子摩擦是水在碳基材料上的主要摩擦机制，而这种摩擦在玻恩-奥本海默分子动力学中是不存在的。作为一个关键的结果，我们证明了水-石墨烯和水-石墨界面之间的量子摩擦的显着差异，由于水德拜集体模式与石墨特定的热激发等离子体的耦合。这表明了碳纳米管中水的半径依赖性滑移的解释，根据纳米管的电子激发。我们的发现开辟了一条道路，量子工程的流体力学流动通过限制壁的电子特性。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stick-Slip Control in Nanoscale Boundary Lubrication by Surface Wettability
我们研究了原子尺度的表面润滑剂相互作用对纳米级边界润滑摩擦的影响，通过考虑两个示例表面-亲水性云母和疏水性石墨烯-在分子动力学模拟中限制水的薄层。我们观察粘滑动力学薄水膜云母片限制，涉及周期性的断裂重整过渡的原子尺度的毛细水桥周围的钾离子的云母。然而，只有光滑的滑动没有粘滑事件被观察到由石墨烯限定的水，以及由云母限定的较厚的水层。因此，我们的研究结果说明了原子尺度的细节如何影响的限制表面的润湿性，并因此控制粘滑动力学在纳米级摩擦的存在或不存在。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
