Nano-scale strain engineering of graphene and graphene-based devices
纳米材料中的结构畸变可以引起其电子性质的显著变化。这种情况在石墨烯中得到了很好的体现，石墨烯是碳原子的二维蜂窝结构，只有一个原子层厚度。特别地，应变石墨烯可以导致充电效应和伪磁场两者，使得可以定制完美石墨烯晶格上的受控应变以产生期望的电子性质。本文首先介绍了石墨烯电子性质应变工程的理论基础，然后为单层石墨烯中应变诱导的赝磁场和电荷效应提供了实验依据。通过理论模拟和纳米加工技术，我们进一步证明了石墨烯基器件的纳米级应变工程的可行性。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall
Complex Structure of Triangular Graphene: Electronic, Magnetic and Electromechanical Properties
我们研究了石墨烯纳米盘（纳米尺寸三角形石墨烯）的电磁性质以及石墨烯纳米结的机电性质。纳米盘是由石墨烯制成的纳米磁体，其对诸如杂质和晶格缺陷的扰动是鲁棒的，其中铁磁有序由Lieb定理保证。我们可以通过自旋过滤器产生自旋电流，并通过由石墨烯纳米盘制成的自旋阀、自旋开关等自旋电子器件对其进行操纵。我们已经分析了纳米盘阵列，它具有多简并的完美平坦带，是铁磁体。通过连接两个三角形的石墨烯角，我们提出了一个纳米机械开关和旋转器，它可以通过测量两个角之间的电流来检测微小的角度旋转。利用锯齿形纳米带的应变诱导Peierls跃迁，我们还提出了一种纳米机械拉伸传感器，其中电导可以通过纳米尺度的拉伸来关闭。
2011-01-19 cond-mat.mes-hall
Selective self-excitation of higher vibrational modes of graphene nano-ribbons and carbon nanotubes through magnetomotive instability
我们从理论上证明了石墨烯纳米带和碳纳米管的高模弯曲振动的选择性自激发的磁动不稳定性的手段的可行性。除机械谐振器外，该器件仅由恒压源、电感、电容、栅电极和恒定磁场组成。对石墨烯和碳纳米管进行了数值模拟，显示出总体相似的行为，但主要由于非线性机械弯曲力而产生一些差异。两种材料的优点和缺点进行了讨论。
2011-12-05 cond-mat.mes-hall
Room temperature nanostructured graphene transistors with high on-off ratio
我们报道了以纳米穿孔石墨烯为沟道的石墨烯场效应晶体管（GFET）的批量制备。晶体管被切割和封装。封装的GFET显示饱和区域，可以通过修改顶栅电压来调整，并且在室温下具有高达10^8的开/关比。此外，纳米穿孔的GFET显示出比任何不涉及具有带隙材料的异质结构的室温石墨烯检测器配置高几个数量级的光响应。
2016-04-09 cond-mat.mes-hall
Nano-Objects Developing at Graphene/Silicon Carbide Interface
我们使用扫描隧道显微镜和光谱学来研究在C面4 H-SiC（000-1）衬底上生长的外延石墨烯。结果揭示了石墨烯/SiC界面处的惊人纳米物体，导致电子界面态。它们的高度分布表明，这些物体是由垂直限制并在SiC表面形成台面的填充碳纳米管制成的。我们还发现了石墨烯层覆盖的纳米裂纹，令人惊讶的是，它没有破裂，没有电子界面状态。因此，与上述纳米物体不同，这些裂纹不应影响载流子迁移率。
2009-11-11 cond-mat.mes-hall
Princess and the Pea at the nanoscale: Wrinkling and delamination of graphene on nanoparticles
薄膜对外力或几何约束表现出复杂的响应。一个熟悉的例子是人类皮肤、植物叶子和织物所表现出的褶皱，这是由于弯曲相对于拉伸相对容易。在这里，我们研究了石墨烯，已知的最薄和最硬的膜，沉积在二氧化硅纳米粒子装饰的二氧化硅衬底上的沉积。在小的纳米颗粒密度下，单层石墨烯粘附到基底上，仅在纳米颗粒周围的小区域中分离。随着纳米颗粒密度的增加，我们观察到连接纳米颗粒的皱纹的形成。在临界纳米颗粒密度以上，褶皱形成贯穿样品的网状结构。随着石墨烯膜变得更厚，观察到从基底的整体分层。观察可以很好地理解在一个连续弹性模型，并具有重要的意义，应变工程的电子性能的石墨烯。
2012-11-26 cond-mat.mes-hall
Spintronics with magnetic nanomolecules and graphene flakes
我们展示了如何有效地调节纳米物体的磁化。考虑了几种类型的纳米系统：磁性纳米分子，磁性纳米团簇，极化纳米分子和磁性石墨烯。这些纳米物体和由它们组成的结构具有许多共同的特性，主要区别在于粒子相互作用的类型。控制自旋动力学的可能性对于自旋电子学来说很重要。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall
Paramagnetic centers in graphene nanoribbons prepared from longitudinal unzipping of carbon nanotubes
电子自旋共振（ESR）研究了通过纵向解链多壁碳纳米管（MWCNTs）制备的石墨烯纳米带（GNRs），发现存在与C相关的悬挂键中心，表现出顺磁性特征。原始或氧化的石墨烯纳米带（OGNR）的ESR信号展宽是根据未分辨的超精细结构来解释的，并且在还原的GNR（RGNR）的情况下，ESR信号的展宽可能是由于还原时电导率的增强。从ESR线宽-温度数据观察到的自旋动力学反映了通过局域态的可变范围跳跃（VRH）机制，与电阻-温度数据一致。
2010-06-25 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of graphene and graphene nanoribbons with "pseudo-Rashba" spin-orbit coupling
我们讨论了石墨烯和石墨烯纳米带的电子性质，包括“pseudo-Rashba”自旋轨道耦合。在总结了体特性之后，我们首先分析了无限质量和锯齿形边界附近的散射行为。对于低能量，我们观察到强烈的偏离通常的自旋守恒行为在高能量，如反射作为自旋偏振器或开关。由于在非平衡的情况下或当两个单粒子分支之间没有相干性时出现倏逝模，这导致沿着边界方向的自旋极化。然后我们讨论了石墨烯纳米带的自旋和密度分布。
2009-10-07 cond-mat.mes-hall
The band calculation and local state analysis for armchair graphene-like nanoribbons with line defects
在本文中，我们提出了一种分析方法来计算任意线缺陷或单轴应变的扶手椅型石墨烯纳米带的能带结构。该模型是基于紧束缚模型和驻波假设的扶手椅型纳米带。它给出了准确的频带结果为大型超原胞系统。在这种方法中，我们分析了石墨烯和氮化硼纳米带中的线缺陷附近的不同局域态。我们还推导了半无限石墨烯纳米管中的局域态的解析表达式，通过这种方法和传输矩阵技术。给出了半无限纳米带中局域态的判据条件。
2017-04-17 cond-mat.mes-hall
Energy Controlled Edge Formation for Graphene Nano Ribbons
在第一性原理计算的基础上，我们估算了将石墨烯片切割成扶手椅型和锯齿型纳米带所需的能量。我们的计算表明，所需的能量切割成锯齿形配置的石墨烯片是由0.174 eV的数量级高于扶手椅配置。因此，对阈值能量的控制可能有助于设计用于将石墨烯片切割成光滑边缘的扶手椅或锯齿形配置的实验。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall
Nanoserpents: Graphene Nanoribbons Motion on Two-Dimensional Hexagonal Materials
我们使用全原子非平衡分子动力学模拟演示了石墨烯和六方氮化硼（h-BN）衬底上石墨烯纳米带的蛇形运动。发现边拉纳米带的滑动动力学由面内带弹性和界面晶格失配之间的相互作用决定。这导致摩擦力对带的长度的不寻常的依赖性，表现出初始线性上升，该初始线性上升在由滑动器内的预滑动应力分布决定的结相关阈值之上变平。作为这封信的一部分，我们提出了LAMMPS实现的注册表依赖的层间电位的石墨烯，h-BN，和他们的异质结，在这里使用，这提供了增强的性能和准确性。
2018-06-25 cond-mat.mes-hall
Tunable nano Peltier cooling device from geometric effects using a single graphene nanoribbon
基于石墨烯中的曲率诱导掺杂现象，我们提出了一类由几何效应产生的Peltier冷却器件，没有门控。我们展示了如何将石墨烯纳米纤维放置在弯曲的纳米圆柱体阵列上，以创建一个有针对性的可调冷却设备。使用两种不同的方法，不等格林函数（NEGF）的方法和实验输入，我们预测，这样的设备的冷却功率可以接近千瓦/厘米2的顺序，与最知名的技术，使用标准的超晶格结构。这里提出的结构有助于为设计使用几何结构而不是门控来控制设备的石墨烯电子器件铺平道路。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall
Spin currents in rough graphene nanoribbons: Universal fluctuations and spin injection
我们研究了锯齿形石墨烯纳米带中的自旋电导，并提出了一种仅基于石墨纳米结构的自旋注入机制。我们发现，纳米带原子直，对称的边缘显示零自旋电导，但非零自旋霍尔电导。只有具有不对称形状边缘的纳米带产生有限的自旋电导，并且可以用于自旋注入石墨烯。此外，具有粗糙边缘的纳米带表现出介观自旋电导波动，其普适值为$\mathrm{rms} G_\mathrm{s}\approx 0.4 e/4π$。
2008-04-17 cond-mat.mes-hall
Photonic crystals for nano-light in moiré graphene superlattices
石墨烯是一种原子级薄的等离子体介质，其支持高度受限的等离子体激元或纳米光，具有非常低的损耗。石墨烯的电子性质可以在它被放置在另一个石墨烯层上时急剧改变，导致莫尔超晶格。两层之间的相对扭转角是由此获得的扭曲双层石墨烯（TBG）中的层间耦合的关键调谐参数。利用红外纳米成像技术研究了等离子体激元在TBG中的传输。我们发现，发生在小扭曲角的原子重构将TBG转换成用于传播纳米光的自然等离子体光子晶体。这一发现指出了一条通过利用石墨烯和其他原子分层范德华力材料的量子特性来控制纳米光的途径，从而消除了对艰巨的自上而下的纳米制造的需要。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Graphene Nanoribbons Under Axial Compressive and Point Tensile Stresses
在密度泛函理论的框架下，采用自旋极化方法研究了应变石墨烯纳米带的几何、电子和磁性.被认为是沿长轴的nanoriginal和拉伸应力的中点和垂直于nanoriginal的平面的压应力的情况下。观察到显着的结构变化，包括纳米乳头的形成。计算的电子和磁性强烈依赖于纳米带的尺寸和形状。应变纳米带的可调磁性可用于设计磁性纳米开关。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall
Half-metallic Dirac cone in zigzag-graphene-nanoribbon/graphene
石墨烯是一种本征零能隙半导体，它的狄拉克电子具有独特的自旋和赝自旋，从而产生了许多有趣的电子和输运性质。虽然孤立的锯齿形石墨烯纳米带是反铁磁半导体，我们通过第一性原理和紧束缚计算表明，锯齿形石墨烯纳米带支撑在石墨烯上是半金属的自旋和赝自旋对称性破缺的结果。特别地，在费米能级附近的K（K '）处形成半金属狄拉克锥。目前的研究结果表明，锯齿形石墨烯纳米带中自旋和赝自旋的独特组合可以用于操纵石墨烯的电子性质，并可能对潜在的石墨烯基纳米电子应用具有实际意义。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular circuits based on graphene nano-ribbon junctions
石墨烯纳米带结的电子器件提出了这封信。非平衡格林函数计算表明，从单层石墨烯定制的具有不同边缘形状和宽度的纳米带结可以充当金属-半导体结，并且可以实现量子点。凭借单层石墨烯图案化到原子精度的可能性，这些结构与先前报道的二维块状石墨烯或碳纳米管器件完全不同，预计将用作未来纳米电子学的构建块。
2007-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene nano-origami using Scanning Tunneling Microscopy
先前已经使用基于原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）的技术两者示出了在高度取向的热解石墨（HOPG）上的石墨烯纳米图案化，所述基于原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）的技术包括内在台阶边缘的折叠和石墨烯层中的电化学蚀刻或切割。在这里，我们报告了一种新技术的发展，结合电化学蚀刻和折叠使用机械STM操纵。我们的技术显示了前所未有的控制纳米级的石墨烯折叠在多个折叠步骤，并可能是一个路线的STM研究魔角石墨烯与原位制造的样品。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Neural network-based recognition of multiple nanobubbles in graphene
提出一种基于神经网络分析石墨烯态密度的机器学习方法，能从电子输运数据快速检测和表征多个纳米气泡，在效率与速度上超越传统光学成像，为评估优化石墨烯纳米器件及探究二维材料纳米特征与电子性质互作提供高效方案。
2024-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Substrate-supported thermometry platform for nanomaterials like graphene, nanotubes, and nanowires
我们展示了一个衬底支撑的测温平台，用于测量石墨烯等纳米材料的热传导，而无需将其悬浮起来。我们使用三维模拟和仔细的不确定性分析，以优化平台的几何形状，并获得样品的热导率。在室温下，可以以<50%的误差感测的最低热片电导为~25 nW/K，表明该平台适用于石墨烯或聚合物薄膜、纳米管或纳米线阵列，甚至单个Si纳米线。该平台还可以扩展到塑料基板，并且可以在必须避免与悬挂平台相关的制造挑战和低产量的情况下找到广泛的适用性。
2014-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Formation of Graphene and Graphane Nanoscrolls
University of Brasília（巴西利亚大学）；University of Campinas（坎皮纳斯大学）；Federal Institute of Education, Science and Technology of Piauí（皮奥伊联邦教育、科学和技术学院）
本研究通过分子动力学模拟探究氢化与温度对碳纳米带自卷曲形成碳纳米卷的影响，对比三种含石墨烯、石墨烷与碳纳米管的构型，明确了不同构型下纳米卷形成的温度范围差异。
2021-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rapid Sequencing of Individual DNA Molecules in Graphene Nanogaps
我提出了一种使用石墨烯纳米间隙读取单个DNA分子的碱基序列的技术。
2008-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
On magnetic-field-induced dissipationless electric current in helicoidal graphene nanoribbons
我们认为，扭曲（螺旋）石墨烯纳米带可以支持无耗散电流在静态均匀磁场的存在下。在这个宇称奇系统中的非电阻电荷转移应该被热涨落增强。
2013-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Lithium Mediated Benzene Adsorption on Graphene and Graphene Nanoribbons
研究了苯分子在石墨烯及其纳米带表面锂吸附位点上的锚定。揭示了吸附质密度、特定吸附位置和自旋态对底层石墨烯衍生物的结构稳定性和电子性质的影响。在足够高的密度下，由于电荷从吸附原子转移到π电子系统，裸锂吸附使扶手椅型石墨烯纳米带变成金属，而它们的锯齿形对应物变成半金属。在苯吸附时，锂阳离子遇到两个π系统，从而将电荷拉回到苯分子。这又导致可测量的带隙的开放，其尺寸和特性对吸附物密度敏感，从而表明可以设计基于锂吸附石墨烯的化学检测器。因此，我们的研究结果有望支持新型石墨烯基传感和开关器件的设计。
2013-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric control of spin orbit coupling in graphene-based nanostructures with broken rotational symmetry
光的自旋和角动量是纳米光子学中重要的自由度，它们控制着光的传播、光力和信息编码。通常，使用q板或空间光调制器来生成光学角动量。在这里，我们表明，石墨烯支撑的等离子体纳米结构与破缺的旋转对称性提供了一个令人惊讶的自旋轨道角动量转换，这可以通过改变石墨烯的电化学电位连续控制。在圆偏振平面波的共振照射下，石墨烯片上的氧化铟锡纳米颗粒的多边形阵列产生携带电可调轨道角动量的散射场。这种独特的光子自旋轨道耦合是由于石墨烯等离子体激元和纳米颗粒的局部表面等离子体激元的强耦合而发生的，并且导致石墨烯等离子体激元的受控定向激发。可调谐的自旋轨道转换为光通信中的高速率信息编码、光镊中的电动转向功能以及更高维纠缠光子态的纳米布线铺平了道路。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Persistence of Edge-State in Stacked Graphene and Nano-Graphene Materials
纳米碳材料是研究的热点。本文从理论上研究了锯齿形纳米石墨烯材料的边缘态。特别是，而层间相互作用被认为是，我们证明了边缘状态存在的狄拉克点的能量在双堆叠的纳米石墨烯，并在无限宽的下层的情况下。此属性适用于A-B和A-C堆栈。
2009-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Model of graphene nanobubble: combining classical density functional and elasticity theories
石墨烯纳米气泡由石墨烯片、原子级平坦的基底和封闭在它们之间的物质组成。与具有刚性壁和固定体积的传统限制不同，石墨烯纳米泡具有一个可伸展的壁，即石墨烯片，并且可以通过改变形状来调整其体积。在这项研究中，我们开发了一个基于经典的密度泛函理论和膜的弹性理论的石墨烯纳米气泡的模型。该模型考虑了封闭物质的不均匀性、壁面的非刚性和体积的变化。作为一个应用实例，我们利用所开发的模型在室温下研究石墨烯纳米气泡内的流体氩。我们观察到一个恒定的高径比在整个半径范围内考虑，这是从实验和分子动力学模拟的结果一致。该模型为研究受限物质的内部结构和石墨烯纳米气泡的形状提供了理论工具。该模型可以很容易地扩展到其他类型的非刚性约束。
2019-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Theory of Magnetic Edge States in Chiral Graphene Nanoribbons
采用包含电子-电子相互作用的模型哈密顿方法，系统地研究了手性石墨烯纳米带的电子结构和磁性。我们证明了磁性边缘态的存在是具有手性边缘的光滑石墨烯纳米带的内在特征，并发现了一些结构-性质关系。具体而言，我们研究的磁矩和边态能量分裂的纳米取向宽度和手征角的依赖关系，以及环境屏蔽效应的作用。我们的研究结果解决了最近的实验观察手性石墨烯纳米带中的磁有序签名，并提供了一个途径，通过结构和环境自由度调整其属性。
2011-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Plasmonics of magnetic and topological graphene-based nanostructures
石墨烯是研究等离子体激元基本极限的独特材料。除了最终的单层厚度之外，其载流子浓度可以通过化学掺杂或施加电场来调节。以这种方式，石墨烯的电动力学性质可以从高导电性变化到介电性。石墨烯在从太赫兹到中红外频率的宽光谱范围内支持强烈受限的传播表面等离子体激元（SPP）。它还具有强的磁光响应，因此提供了互补的架构，以传统的磁等离子体的基础上磁光活性金属或铌酸锂。尽管有大量的评论文章致力于石墨烯的等离子体特性和应用，很少有人知道石墨烯的磁等离子体和拓扑效应在石墨烯基纳米结构，这是本文的主要主题。我们讨论了几种策略，以提高拓扑结构不同的封闭表面景观，即石墨烯纳米管，圆柱形纳米腔和环形纳米结构的等离子体效应。综述了手征亚结构上的强非对称SPP传输现象以及结构拓扑指数与等离子体拓扑指数之间的基本关系。
2017-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Emergence of magnetism in graphene materials and nanostructures
基于碳的磁性材料和纳米结构为自旋电子学等未来技术应用提供了独特的机会。本文综述了石墨烯衍生的系统，其中磁相关性由于尺寸减小、无序和其他可能的情况而出现。特别是，零维石墨烯纳米碎片，一维石墨烯纳米带，以及石墨烯和石墨中的缺陷诱导磁性都被覆盖。在这些系统中出现的磁性的可能的物理机制的说明与计算的例子的帮助下，基于简单的模型哈密顿。此外，这篇评论还包括自旋输运性质，石墨烯基自旋电子器件的设计，有限温度下的磁有序以及最新的实验成果。
2010-04-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
