Graphene Nanogap for Gate Tunable Quantum Coherent Single Molecule Electronics
我们提出了量子相干电子输运通过富勒烯吡咯烷封端的分子桥接石墨烯纳米间隙的原子计算。我们预测，石墨烯接触可以解决单分子分子电子学中的三个难题：（1）背栅可以调节石墨烯引线中的费米能级，有利于在高开/关电流比的晶体管效应中控制器件电导;（2）与传统的金属接触相比，避免了引线与分子之间的尺寸失配;（3）因此，通过扫描技术可直接检测整个装置中的电荷流图案的不同特征。我们发现，适度的石墨烯边缘无序是不重要的晶体管功能。
2011-08-23 cond-mat.mes-hall
Observation of Electrically Tunable van der Waals Interaction in Graphene-Molecule Complex
范德华力（vdW）相互作用在表面-分子相关现象中起着基本作用。调节vdW复合物中的相关电荷涨落是调节原子表面分子相互作用的一种可行方法。我们报告的vdW相互作用的石墨烯-CO $_2$复合物相结合的第一性原理计算与vdW交换相关密度泛函和时间评估测量的CO $_2$分子吸附/脱附下的石墨烯电场。配合物内的场依赖性电荷转移揭示了CO $_2$从受体到供体的可控调谐。同时，吸附分子的构型-与石墨烯的平衡距离和O-C-O键角-被相应地修改。电可调谐性的范围是每种类型的分子的独特特征。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
Double single-channel Kondo coupling in graphene with Fe molecules
我们研究了石墨烯与单分子磁体[Fe_4（L）_2（dpm）_6]之间的相互作用。专注于最近的铁离子在一个中空的位置相对于石墨烯片，我们推导出一个通道选择性隧穿哈密顿量，耦合不同的d轨道的铁原子精确的独立组合的子晶格和谷自由度的电子在石墨烯。当观察分子与石墨烯电子之间的自旋-自旋相互作用时，在狄拉克点附近，通道选择性导致近藤相互作用的通道去耦，两个几乎独立的近藤系统彼此之间弱相互作用。磁矩的形成和完全近藤效应的发展取决于石墨烯层的电荷状态。
2020-06-11 cond-mat.mes-hall
Transport in chemically doped graphene in the presence of adsorbed molecules
最近的实验报告的石墨烯作为传感器的可能应用的动机，我们计算的2D石墨烯单层的吸附分子的存在下的输运性质。我们发现，吸附的分子，作为补偿器，部分中和衬底中的随机带电杂质中心，提高石墨烯的迁移率，而载流子密度没有太大的变化。我们预测，随后的场效应测量应保持这种较高的迁移率的电子和空穴，但与电压引起的电子-空穴的不对称性，这取决于是否吸附的分子是一个电子或空穴供体的补偿过程。我们还计算了低密度磁电阻，并发现与实验结果良好的定量协议。
2007-10-29 cond-mat.mes-hall
Sequential electron transport and vibrational excitations in an organic molecule coupled to few-kayer graphene electrodes
石墨烯电极是通过新的电极-分子锚定策略来提高分子电子学中的再现性和稳定性的有希望的候选者。在这里，我们报告了顺序电子输运在几层石墨烯晶体管含有个人姜黄素为基础的分子锚定的电极通过π-π轨道键合。我们表明，由于中间分子-电极耦合的非弹性共隧穿激发与单电子输运物理的共存，我们认为，中间电子-声子耦合是这些振动辅助激发的起源。这些实验观察与密度泛函理论计算的补充模型电子输运和姜黄素分子的电子和振动模式之间的相互作用。我们发现，计算的分子的振动模式与实验观察到的激发。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall
Capacitive Sensing of Intercalated H2O Molecules Using Graphene
了解周围分子与石墨烯和相邻石墨烯的相互作用对于一系列基于石墨烯的设备（特别是传感器）具有根本重要性，其中这种相互作用可能影响设备的操作。众所周知，水可以被捕获在石墨烯及其主体衬底下面，然而，石墨烯下面的水的电效应及其如何随不同环境条件变化的动力学尚未被量化。在这里，使用金属氧化物-石墨烯可变电容器（变容二极管）结构，我们表明，石墨烯可用于电容感测石墨烯和HfO 2之间的水的嵌入，这个过程是可逆的，在一个快速的时间尺度。原子力显微镜用于确认嵌入和量化石墨烯的位移作为湿度的函数。使用密度泛函理论模拟来量化由插层水引起的石墨烯的位移，并且还将观察到的狄拉克点位移解释为是由于水和氧对石墨烯中的载流子浓度的组合效应。最后，分子动力学模拟表明，一个可能的机制，为嵌入涉及吸附和横向扩散的水分子下方的石墨烯。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall
Electrically Tunable Four-Wave-Mixing in Graphene Heterogeneous Fiber for Individual Gas Molecule Detection
单个分子的检测是任何化学传感器的最终目标。在气体检测的情况下，这种分辨率已经在先进的纳米级电子固态传感器中实现，但到目前为止，在集成光子器件中还不可能实现，其中微弱的光分子相互作用通常被噪声隐藏。在这里，我们展示了一个方案，以产生超灵敏的下转换四波混频（FWM）的石墨烯双极结晶体管异质D形光纤。在通信频带中，当石墨烯费米能级接近0.4eV时，四波混频转换效率可以急剧变化。在此条件下，我们利用我们独特的两步光电外差探测方案，实现了真空中单个气体分子的实时探测。石墨烯强非线性、电可调谐性和全光纤集成的这种组合为多功能高性能石墨烯光子器件的设计铺平了道路。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall
Multi-Control Over Graphene-Molecule Hetereo-Junctions
垂直位形是最近在实验上发展起来的一种强有力的工具，用来研究准二维系统的场效应。原型石墨烯基垂直隧穿晶体管可以利用栅极电压实现对电流密度的非凡控制。在这项工作中，我们从理论上研究了垂直隧穿结，包括一个单层的光开关芳基偶氮苯分子的夹在两个石墨烯片。偶氮苯分子在光激发时在{ \it transs}和{ \it cis}构象之间转换，从而增加了第二个旋钮，其增强了对结的物理性质的控制。使用密度泛函框架内的第一性原理方法，我们进行了模拟，包括场效应为{ \it反}和{ \it顺}配置。我们发现，在费米能量的分子-石墨烯相互作用产生的界面态的干扰引入了一个双峰模式的传输函数和主导的栅极结的输运性质，脱落的界面过程的新光。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall
Tuneable electronic properties in graphene
新型材料在未来的应用中有很大的需求。石墨烯（一个原子厚的碳层）的发现为利用前所未有的物理现象的独特器件架构和功能提供了希望。在双栅结构中嵌入石墨烯材料的能力允许在芯片上实现单层石墨烯中的相对论隧穿实验，发现双层石墨烯中的栅极可调带隙和三层石墨烯中的栅极可调带重叠。在这里，我们讨论了最近的进展，在物理和纳米技术制造的双栅单层和少层石墨烯器件。
2011-01-23 cond-mat.mes-hall
Excitation energy transfer from dye molecules to doped graphene
最近，我们已经报道了关于从电子激发的分子到石墨烯的能量转移速率的理论研究（J. Chem. Phys. 129，054703，2008和J. Chem. Phys. 130，086101，2009）。发现石墨烯是电子激发态的非常有效的猝灭剂，并且$\propto $ $(distance)^{-4}$的速率。发现该过程在高达$30\;nm$时是有效的，这远远超出了传统的FRET极限。在这份报告中，我们研究了从染料分子到掺杂石墨烯的能量转移$\hbar Ω$。我们发现一个交叉的距离依赖性的速率从$(distance)^{-4}$指数的费米能级越来越多地转移到导带，与交叉发生在一个量$\hbar Ω/2$的费米能级的移位。
2011-04-15 cond-mat.mes-hall
Charge Transport in C$_{60}$-based Single-Molecule Junctions with Graphene Electrodes
我们采用密度泛函理论（DFT）电子结构计算和Landauer输运理论相结合的方法，研究了基于C $_{60}$的石墨烯单分子结中的电荷输运.特别地，研究了分子桥的构象和石墨烯电极的终止类型上的输运性质的依赖性。此外，通过结的电子路径进行了分析，使用本地电流的理论。结果表明，在与以前的实验一致，一个显着的依赖性的偏置极性，这是合理化的分子的电子结构的输运性质。它还表明，边缘状态的石墨烯封端诱导额外的传输通道，占主导地位的运输在小电压。边缘状态的重要性，运输深刻地依赖于接口的几何形状的交界处。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall
Spin Relaxation in Graphene with self-assembled Cobalt Porphyrin Molecules
在石墨烯自旋电子学中，局域磁矩与电子自旋的相互作用为探索潜在的自旋弛豫机制铺平了新的道路。石墨烯上的有机钴卟啉（CoPP）分子的自组装层通过卟啉结合的钴原子的磁矩为此类研究提供了所需的平台。在这项工作中，石墨烯自旋阀器件的自旋输运性质的研究功能化与这样的CoPP分子作为温度的函数，通过非本地自旋阀和Hanle自旋进动测量报告。对于功能化（分子）器件，我们观察到自旋弛豫时间（τs）的略微减小，这可能是在分子磁矩存在下石墨烯中电子自旋的增强的自旋翻转散射的指示。对于低质量样品（低迁移率），分子层的影响被掩盖，这可能是由于Elliot-Yafet（EY）型自旋弛豫机制的主导作用。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall
Electron Transport in Molecular Junctions with Graphene as Protecting Layer
我们提出了从头计算的分子结，包括石墨烯作为一个单一的分子和金电极之间的保护层的输运计算。这种垂直设置最近在设计特别稳定和可重复的设备的实验中获得了显着的兴趣。我们观察到，来自电子传输中的分子的信号被石墨烯片的签名所覆盖，因此需要重新解释传输。另一方面，我们看到我们的结果对于石墨烯中的各种缺陷是稳定的。对于弱物理吸附的分子，没有明显的与石墨烯相互作用的迹象，因此输运性质是由穿过包括分子本身和附加石墨烯层的扩展结构的金引线之间的非共振隧道效应决定的。与纯金电极相比，计算的电导约低一个数量级，由于增加的隧穿距离。另一方面，改变端基和分子长度的相对差异是相似的。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall
Dirac point resonances due to atoms and molecules adsorbed on graphene and transport gaps and conductance quantization in graphene nanoribbons with covalently bonded adsorbates
基于石墨烯p带电子结构的标准紧束缚模型和吸附质与附近石墨烯碳原子的扩展Huckel模型，提出了一种二维石墨烯片上吸附原子和分子的Dirac点共振的紧束缚理论.利用密度泛函理论计算了吸附物和石墨烯的弛豫原子几何构型。我们的模型包括当吸附的原子或分子共价键合到石墨烯上时，石墨烯从sp^2电子结构到sp^3电子结构的局部再杂化的影响。与以前的紧束缚模型的狄拉克点共振，吸附物种与多个扩展的分子轨道和键合到一个以上的石墨烯碳原子的治疗。更准确和更一般的格林函数矩阵元素，进入狄拉克点共振的T-矩阵理论比以前可用的解析表达式。我们研究了石墨烯上吸附的H，F，OH和O，并且对于每一种，我们在石墨烯的狄拉克点附近发现了一个强散射共振（O的两个共振），到目前为止最强和最接近狄拉克点的是H的共振。我们提取了一组最小的紧束缚参数，可以用来模拟共振电子散射和电子输运在石墨烯和石墨烯纳米结构与吸附的H，F，OH和O准确和有效。我们还比较了我们的结果的Dirac点共振的性质，由于吸附在石墨烯与其他人使用密度泛函理论为基础的电子结构计算得到的，并讨论他们的相对优点。然后，我们提出的计算与这些吸附物种的石墨烯纳米带的电子量子输运…
2011-06-28 cond-mat.mes-hall
Spin-State dependent Conductance Switching in Single Molecule-Graphene Junctions
自旋交叉（SCO）分子是一种在分子电子学和自旋电子学中具有广泛应用的磁性开关。然而，将器件缩小到单分子水平仍然是一项具有挑战性的任务，因为批量转换机制是由合作分子间相互作用介导的。在这里，我们报告通过耦合到几层石墨烯电极\textit{via} $π- π$堆叠的单个Fe-SCO分子的电子输运。我们观察到一个独特的双稳态的分子的电导和仔细的比较与密度泛函理论（DFT）计算允许关联的双稳态与SCO诱导的轨道重构的分子。根据我们的计算，我们发现长的自旋态寿命是由磁芯的特定协调和分子间相互作用的缺乏引起的。与体样品相比，SCO转变不是由温度触发的，而是由分子中的小扰动在任何温度下引起的。我们提出了可能在单分子水平上触发SCO的合理机制。
2018-05-21 cond-mat.mes-hall
Adiabatically twisting a magnetic molecule to generate pure spin currents in graphene
石墨烯中的自旋轨道效应太弱，以至于对于其在自旋电子学中的应用没有任何可观察到的意义。然而，石墨烯技术太有价值了，以至于不能对自旋输运无能为力。在这篇文章中，我们将研究嵌入石墨烯单层中的单分子磁体的螺旋扭曲效应。令人惊讶的是，我们看到纯自旋电流（零电荷电流）可以通过量子泵浦从系统中产生。此外，我们还看到自旋选择性电流也可以从系统中泵出。所看到的纯自旋电流对温度有很大的弹性，而无序的影响有限。此外，这些自旋泵激电流的方向可以容易地和排他地由单分子磁体的磁化控制，其中无序对泵激自旋电流的磁化控制没有影响。
2015-12-07 cond-mat.mes-hall
Graphene-mediated exchange coupling between cobaltocene and magnetic substrates
使用第一性原理计算，我们证明了通过石墨烯层的磁性分子和磁性衬底之间的相当大的交换耦合。作为一个模型系统，我们考虑二茂钴（CoCp $_2$）吸附在石墨烯沉积在Ni（111）。我们发现分子和基底之间的磁耦合是反铁磁的，并且根据分子结构、吸附几何形状以及石墨烯在Ni（111）上的堆叠而变化很大。我们展示了如何通过在石墨烯和Ni（111）之间插入磁性单层（例如Fe或Co）来调节这种耦合。我们确定的主要机制负责耦合的空间和能量匹配的前线轨道的CoCp $_2$和石墨烯接近费米能级，我们证明了石墨烯作为电子去耦层的作用，但允许分子和衬底之间的自旋通信。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall
Magic ratios for connectivity-driven electrical conductance of graphene-like molecules
使用机械控制的断裂结的实验和基于密度泛函理论的计算证明了一种新的魔比规则（MRR），该规则捕获了连接性对石墨烯类芳香族分子的电导的贡献。当一个电极连接到特定分子的位点i，另一个连接到位点i'时，我们给该分子分配一个幻整数Mii'。两个具有相同芳香核但不同电极连接点对（分别为i，i'和j，j'）的分子具有不同的幻整数Mii'和Mjj'。仅基于连通性，我们预测当与电极的耦合较弱且电极的费米能靠近HOMO-LUMO能隙的中心时，它们的电导之比等于（Mii' /Mjj'）2。MRR对于分子的紧密结合表示和真实分子的定性指导是精确的。
2015-09-03 cond-mat.mes-hall
Searching the hearts of graphene-like molecules for simplicity, sensitivity and logic
如果多环芳烃（PAH）中心的量子干涉模式可以被分离和操纵，那么实现单分子电子学的潜力将迈出重要的一步。在这里，我们从实验和理论上证明，一个简单的，无参数的，分析理论的干扰模式的HOMO-LUMO间隙（简称为M-功能）的中点评估正确预测的电导率比芘，萘，蒽，蒽蒽或甘菊环心脏的分子。M函数为识别具有相位相干逻辑函数的分子和提高分子尺度干涉仪的灵敏度提供了新的设计策略。
2015-09-03 cond-mat.mes-hall
Even-odd conductance effect in graphene nanoribbons induced by edge functionalization with aromatic molecules: Basis for novel chemosensors
我们从理论上研究了扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米带（GNRs）中的电子输运，这些石墨烯纳米带被对聚苯基和聚并苯基团化学功能化，并且长度不断增加。我们的最近邻紧束缚计算表明，取决于官能团中芳环的数量是偶数还是奇数，在与相应的孤立分子的能级相匹配的能量处产生的电导与原始GNR相比分别不受影响或减少恰好一个量子。这种偶奇效应被证明起源于客体分子的电子状态之间的微妙的相互作用，所述客体分子的电子状态在空间上定位于结合位点和那些主体纳米颗粒上。接下来，我们通过采用更精确的紧束缚哈密顿量和密度泛函理论计算来概括我们的发现，并批判性地讨论了所观察到的物理效应对所采用的理论水平的鲁棒性。我们的工作提供了一个全面的了解芳香族分子绑定到石墨烯纳米带的边缘对它们的电子传输特性的影响，这是一个问题，这是有助于实现基于石墨烯的化学传感器的前景。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall
Switching and Rectification of a Single Light-sensitive Diarylethene Molecule Sandwiched between Graphene Nanoribbons
二芳基乙烯分子的“开放”和“封闭”异构体，可以在光激发时彼此之间转换，被发现具有显着不同的电流-电压特性时，夹在两个石墨烯纳米带（GNRs）。更重要的是，当一个GNR是金属性的而另一个是半导体性的时，观察到“封闭”二芳基乙烯异构体的强整流行为，整流比>10^3。令人惊讶的高整流比源于GNR的带隙和二芳基乙烯分子的最低未占分子轨道（LUMO）的偏压依赖性变化，其组合在正偏压下完全切断电流。本文的结果可能构成一类新的分子电子器件的基础。
2011-11-08 cond-mat.mes-hall
Multiple spin state analysis of magnetic nano graphene
最近的实验表明类石墨材料具有室温铁磁性。本文将多自旋态分析应用于非对称石墨烯分子，以探讨其铁磁性的形成机理。应用第一性原理密度泛函理论计算了每个自旋态的自旋密度、能量和原子位置。具有二氢化锯齿形边缘的分子如C64 H27、C56 H24、C64 H25、C56 H22和C64 H23表明，在每个分子中，最高自旋态是最稳定的自旋态，与下一自旋态的能量差超过3000 K。这一结果表明，在这些分子的室温铁磁性的稳定性。相反，氮取代的分子如C59 N5 H22、C52 N4 H20、C61 N3 H22、C54 N2 H20和C63 N1 H22显示相反的结果，即最低自旋状态是最稳定的。石墨烯分子的磁性稳定性可以通过三个关键问题来解释，即边缘特定的局域自旋密度、分子内部的平行自旋交换相互作用和依赖于自旋状态的原子位置优化。这些结果将被应用于设计碳基铁磁体，超高密度100太比特/英寸2级信息存储和自旋电子器件。
2011-01-21 cond-mat.mes-hall
Quasiparticle spectra and excitons of organic molecules deposited on substrates: G0W0-BSE approach applied to benzene on graphene and metallic substrates
我们提出了一种替代的方法来计算准粒子的能量，能量损失，和沉积在石墨烯或金属基板上的分子的光谱。为了测试该方法的准确性，首先将其应用于分离的苯（C6 H6）分子。准粒子能级，特别是苯激子（三重态，单重态，光学活性和非光学活性）的能量与现有的实验结果非常吻合。它示出的各种基板（原始/掺杂的石墨烯或（凝胶）金属表面）的附近减少了准粒子HOMO-LUMO间隙的量，稍微取决于基板类型。这与简单图像理论的预测是一致的。它甚至表明，基板不改变孤立分子中的激子的能量。我们证明（在简单的图像理论），激子的能量确实是由两个相互抵消的机制。我们证明了苯单重态光学活性（E1 u）激子耦合到衬底中的真实电子激发。这导致其显著的衰减，例如对于原始石墨烯而言r = 174 meV，并且对于作为衬底的金属表面而言r = 362 meV。然而，我们发现掺杂石墨烯不影响E1 u激子衰减速率。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall
Transport modulation of graphene nanoribbons with side-attached organic molecules
在这项工作中，我们解决的石墨烯纳米带（GNRs）的导电性的影响，在该有机分子是侧附在带端。为了简单起见，仅考虑扶手椅型（AGNRs）和锯齿型（ZGNRs）纳米带，并选择准一维分子，如线性聚芳烃（LPHC）和聚（对亚苯基）。GNRs的电导表现出特定的行为作为有机分子的长度的函数：准一维系统的能谱清楚地反映在GNRs的电导曲线。结果表明，GNRs可以用作光谱传感器设备。在这些体系的电导中，可以观察到奇偶宇称效应，它是连接分子长度的函数。纳米结构描述使用单带紧束缚哈密顿量和电子电导和系统的态密度计算内的格林函数形式主义的基础上的实空间重整化技术。
2007-11-15 cond-mat.mes-hall
Influence of graphene-substrate interactions on configurations of organic molecules on graphene: pentacene/epitaxial graphene/SiC
并五苯已广泛用于有机器件中，并且已知并五苯与衬底之间的界面结构显著影响器件性能。在这里，我们证明了石墨烯上并五苯的分子有序性取决于石墨烯与其底层SiC衬底之间的相互作用。利用扫描隧道显微镜（STM）研究了并五苯分子在Sifaced 6 H-SiC（0001）晶片上生长的零层和单层石墨烯上的吸附。并五苯分子在零层石墨烯上形成准无定形层，其与下面的SiC衬底强烈相互作用。相反，它们在具有弱石墨烯-SiC相互作用的单层石墨烯上形成均匀有序的层。此外，我们可以改变并五苯分子在单层石墨烯上的构型。结果表明，并五苯在石墨烯上的分子有序性以及并五苯/石墨烯界面结构可以通过石墨烯-基底相互作用来控制。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Directed motion of C60 on a graphene sheet subjected to a temperature gradient
采用非平衡分子动力学模拟研究了温度梯度作用下C60分子在石墨烯片上的运动。C60分子被驱动并沿着系统运动，而它只是沿着垂直方向随机跳舞。温度梯度的增加增加了C60的定向速度。结果表明，自由能随C60分子向冷端移动而减小。基于温度梯度的驱动机制建议构建纳米级石墨烯基马达。
2011-05-12 cond-mat.mes-hall
Bound states of charges on top of graphene in magnetic field
我们从理论上证明了在外加磁场中，石墨烯单层表面的类电荷可以相互吸引形成大分子。要做到这一点，石墨烯需要处于量子霍尔平台状态，局部化学势在朗道能级之间。石墨烯电子被定位在电荷之间的中间，并提供电荷之间的库仑排斥的过屏蔽。所得大分子的尺寸为磁性长度的数量级（对于磁场10 T，$\sim 10$ nm）。对单位电荷在磁场中在石墨烯上可能形成的稳定大分子进行了分类。结合生存显着的温度，超过许多离子键杂质的迁移率障碍。可能的晶格尺度效应的谷混合的影响进行了讨论。调节石墨烯的掺杂或磁场，可以打开和关闭杂质的结合，并且可以调节大分子尺寸。这打开了通过使用磁场和门控对石墨烯上的离子进行纳米级操纵的前景。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall
Molecule States in a Gate Tunable Graphene Double Quantum Dot
我们测量了一个石墨烯双量子点器件，该器件具有多个用于增强控制的静电门来研究它，在低温下的输运测量揭示了蜂窝电荷稳定性图，该图可以从弱到强的点间隧道耦合机制进行调节。我们精确地提取了一个大的interdot隧道耦合强度为这个系统允许观察隧道耦合的分子状态延伸到整个双点。这种干净、高度可控的系统是无核自旋世界中量子设备的重要组成部分。
2010-11-24 cond-mat.mes-hall
Multiterminal single-molecule--graphene-nanoribbon thermoelectric devices with gate-voltage tunable figure of merit ZT
我们研究热电装置，其中一个单一的18-轮烯分子连接到金属锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）通过高度透明的接触，允许从ZGNR的渐逝波函数注入到分子环。它们的重叠在电子传输中产生峰值，而ZGNRs另外抑制了对热电势的空穴贡献。因此，优化的热功率，连同通过ZGNR-分子-ZGNR结构的声子输运的抑制，在室温下产生热电优值系数ZT ~ 0.5，并且在液氮温度以下产生0.5 < ZT < 2.5。使用非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论，最近扩展到多终端设备，我们展示了如何传输谐振也可以操纵施加到第三ZGNR电极的电压，作为顶栅覆盖分子环，调整ZT的值。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
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
The orientation of CO intercalated between graphene and Ru(0001)
将$^{13}$ CO分子插层在Ru（0001）上的单层石墨烯膜下，并用氦低能离子散射进行询问。单次散射用于确定离子束和检测器可见的原子种类的质量分布，并且改变散射角以区分吸附分子和嵌入分子。在室温下，CO以分子的形式插入，其O端直立在顶部，就像在干净的Ru上一样。当温度升高时，插层的CO比在干净的Ru上倾斜得更多。这可能是由于振动幅度增加与石墨烯膜的限制效应相结合。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall
Graphene wetting by methanol or water
采用电子密度泛函和从头算赝势方法，计算了水（或甲醇）在石墨烯自由表面迁移的价电子密度和总能量释放的空间分布.发现分子在石墨烯平面上的悬浮会局部改变平面的电导率。吸附剂分子在石墨烯表面上传播期间的能量成本的估计证明了石墨烯的疏水性。
2015-11-27 cond-mat.mes-hall
Transport of fullerene molecules along graphene nanoribbons
我们研究了C60富勒烯分子（巴基球）和短长度碳纳米管在石墨烯纳米带上的运动。我们证明，纳米边缘创建一个有效的潜力，保持碳结构的表面上。结果表明，C_（60）分子的运动特征与温度有关：在低温（T<150K）下，主要的运动形式是沿表面滑动，而在高温下，滑动被摇摆和滚动所取代。模拟的巴基球与包含的金属离子，如Fe@C60，表明这种分子复合物经历了滚动运动沿纳米取向与恒定的电场的作用下的恒定速度。在存在施加到纳米颗粒的热梯度的情况下观察到类似的效果，但是在这种情况下碳结构的迁移率在很大程度上取决于它们的尺寸和对称性，使得更大和更不对称的结构表现出低得多的迁移率。我们的研究结果表明，电泳和热泳都可以用来控制碳分子和富勒烯的运动，例如，排序它们的大小，形状和可能的夹杂物。
2012-06-02 cond-mat.mes-hall
Sarin and Air Permeation Through a Nanoporous Graphene
沙林毒气是一种危险的化学战剂（CWA）。它是一种神经毒剂，能够在15分钟内使人死亡。空气中沙林分子的致死浓度约为30毫克/立方米。对这种气体的实验研究需要非常谨慎的处理和储存安全协议。因此，对沙林毒气的理论和计算研究是非常受欢迎的，并可能提供重要的安全指导，对这种致命物质的管理。在这项工作中，我们研究了沙林，空气和纳米多孔石墨烯之间的相互作用，使用经典的分子动力学模拟的工具。为了在石墨烯选择性过滤沙林的可能性中投下一些光，我们设计了一个中间放置多孔石墨烯纳米片的二分模拟盒。沙林和空气分子最初只放在盒子的一侧，以便产生一个初始压力，使两者都能通过另一侧。盒子的尺寸是这样选择的，石墨烯上的洞是沙林和空气分子到达盒子另一边的唯一可能途径。在10 ns的模拟期间监测通过石墨烯中的孔的分子的数量，并比较不同温度的结果。结果表明，只要孔的尺寸很小，石墨烯和分子之间的范德华力在室温下将沙林保持在石墨烯附近起着重要作用。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall
Magnetic coupling of porphyrin molecules through graphene
石墨烯有望补充今天的硅基信息技术。特别是，与石墨烯接触的磁性分子构成了一种诱人的方法，因为在界面处的导电性失配降低了有机自旋电子。在这样的系统中，一个比特由一个分子的磁矩来表示，它必须稳定以抵抗热波动。在这里，我们表明，在一个相结合的实验和理论研究，顺磁钴octagethylephyrin（CoOEP）分子的时刻石墨烯可以通过一个显着的反铁磁耦合到下面的石墨烯的Ni基板对齐。这种耦合是通过石墨烯的π电子系统介导的，而在分子和基底之间没有建立共价键。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective Conduction of Organic Molecules via Free-Standing Graphene
通过分子动力学，在热梯度驱动下，在石墨烯衬底上的十种有机气体分子之间进行竞赛。观察到的分子的快速导电与芳香族化合物的选择性。这种选择性源于芳香分子的平面结构有助于保持与基底的较短距离，这是气固界面驱动力的关键。漂移速度随分子密度的降低而单调增加，即使对于单个分子也没有观察到弹道输运。发现了苯分子在大的热梯度下的非线性传导机制。在低温下，分子在石墨烯衬底中聚集并沿着特定的路径集体运动。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Hybridization Between Electronic States of Graphene and Physisorbed Hexacene
通过物理吸附有机分子的非共价官能化提供了一种可扩展的方法，用于修饰石墨烯的电子结构，同时保持其优异的载流子迁移率。在这里，我们研究了长链并苯的物理吸附，即，并六苯及其氟化衍生物全氟并六苯，双层石墨烯可调石墨烯器件使用第一性原理方法。我们发现这些分子的吸附导致在石墨烯的电子结构中形成接近其费米能级的局域态，这可以很容易地通过外部电场进行调谐。电场不仅在双层石墨烯中产生高达250 meV的可变带隙，而且强烈影响分子-石墨烯系统内的电荷再分布。发现这种电荷重新分布足够弱，不会引起强表面掺杂，但足够强，以帮助保持石墨烯的狄拉克点附近的电子态。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall
Suppression of single-molecule conductance fluctuations using extended anchor groups on graphene and carbon-nanotube electrodes
由附着在贵金属电极上的单分子形成的器件表现出大的电导波动，这抑制了它们作为可再现功能单元的发展。我们证明，与平面锚定基团连接到碳基电极的单分子更弹性的原子尺度的变化，在接触，并表现出显着较低的电导波动。我们研究了2，6-二苄基氨基核心取代的萘二酰亚胺发色团连接到碳电极的菲锚或更广泛的锚基团，其中包括oligophenylene乙炔间隔的电导。我们证明，更多的空间扩展的锚基团电导波动显着减少。发现由长程隧穿引起的电流-电压特性是强非线性的，在约2.5V的阈值电压以下具有显著的电导抑制。
2014-05-14 cond-mat.mes-hall
Gas adsorption effects on electronic and magnetic properties of triangular graphene antidot lattices
采用第一性原理计算研究了小分子（H $_{2}$、O、CO、NH $_{3}$、NO $_{2}$）和大分子（四氰基对苯二酚二甲烷（TCNQ）和四氟四氰基对苯二酚二甲烷（F4 TCNQ））对两种三角形石墨烯反点晶格（GAL）$[10,3,6]_{RTA}$和$[10, 5]_{ETA}$的电磁性质的影响.我们发现，CO，NO $_{2}$，TCNQ，和F4 TCNQ分子的化学吸附的两个antidot，而NH $_{3}$的物理吸附（化学吸附）的$[10, 5]_{ETA}$（$[10,3,6]_{RTA}$）结构。H $_{2}$ O，CO，NH $_{3}$分子对这些反点结构的电子和磁性没有明显的影响。吸附NO $_{2}$分子通过改变半导体性质到半金属性质的电子结构来影响半导体激光器的能隙。这表明两种GAL都可以充当有效的NO $_{2}$传感器。TCNQ和F_4TCNQ分子在GAL上的吸附在费米能级附近产生了平坦的能带，也使反点晶格的电子结构变为半金属性。在小分子和大分子中，NO $_{2}$分子诱导的总磁矩最多，为制造磁性GAL基器件铺平了道路。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall
Universality in the transport response of molecular wires physisorbed onto graphene electrodes
我们分析了大分子线桥接石墨烯电极的低电压传输响应，其中分子通过平面锚定基团物理吸附到石墨烯片上。在我们的研究中，片被拉开，以改变间隙长度和相对原子位置。分子线也在平行和垂直于片的方向上平移。我们表明，Breit-Wigner分子共振的能量位置对于给定的分子是普遍的，在这个意义上说，它是独立的石墨烯边缘的细节，间隙长度或分子位置。我们讨论了需要仔细收敛的k-采样，以提供合理的电导值。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall
Nanostructured graphene for spintronics
石墨烯蜂窝结构的锯齿形边缘表现出磁极化，使得它们作为自旋电子器件的构建块具有吸引力。在这里，我们表明，锯齿形边缘的三角形antidots执行必要的自旋电子功能，如空间自旋分裂或自旋过滤的非极化传入电流的设备。通过优化结构可以获得接近完美的性能。器械性能对实质性紊乱具有稳健性。横向电阻的栅电压依赖性对于自旋极化和自旋非极化器件是定性不同的，并且可以用作诊断工具。重要的是，所建议的设备在当前技术中是可行的。
2017-03-21 cond-mat.mes-hall
Tuneable molecular doping of corrugated graphene
采用密度泛函理论（DFT）模拟了四种不同类型的分子（甲苯、溴二聚体、水和二氧化氮）在石墨烯波纹上的物理吸附。对于所有类型的分子，均发现了平面石墨烯的电荷转移能和结合能的变化，并提出了波纹石墨烯电子结构和碳原子π轨道转角的变化以及吸附分子化学结构的变化是导致完美石墨烯情况和不同类型分子吸附性质差异的原因.计算结果表明，波纹的顶部对大分子更有吸引力，波纹之间的谷对小分子更有吸引力。讨论了分子在波纹上的稳定性以及在平坦和波纹状石墨烯上迁移的能垒。
2010-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Freezing of Low Dimensional Water Confined in Graphene Nanowrinkles
Charles University（查理大学）；JH Institute of Physical Chemistry（捷克科学院物理化学研究所）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
研究通过石墨烯褶皱结构实现水分子的稳定锁定，并利用低温拉曼光谱监测水相变，结合分子动力学模拟验证了水的异常冻结行为。
2021-02-05 cond-mat.mes-hall
Proximity Effect of Epitaxial Iron Phthalocyanine Molecules on High-Quality Graphene Devices
在石墨烯上沉积磁性绝缘体是通过交换邻近相互作用在石墨烯中引入磁性以用于未来自旋电子学应用的有希望的途径。基于分子的磁体由于其合成的多功能性而可能提供独特的机会。在这里，我们研究了外延铁酞菁（FePc）分子的磁邻近效应的高品质的单层和双层石墨烯器件上的六方氮化硼衬底，通过探测本地和非本地输运。虽然FePc分子引入了大空穴掺杂效应和迁移率下降，但磁性邻近在单层石墨烯中的磁场下产生了倾斜的反铁磁状态。在双层石墨烯和FePc异质结构器件上，非局域输运揭示了明显的塞曼自旋霍尔效应。在双层散射机制的进一步分析表明，占主导地位的长程散射。我们在石墨烯/有机磁性绝缘体异质结构中的发现为在二维自旋电子器件中使用分子基磁体提供了新的见解。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Spin Lifetime Anisotropy in Graphene Induced by Proximity Effects
我们报告与过渡金属二硫属化物（TMDC）的石墨烯界面的自旋动力学的基本方面。通过使用从第一原理导出的现实模型，我们计算自旋寿命各向异性，定义为指向石墨烯平面外的自旋与指向平面内的自旋的寿命之比。在强的谷间散射的存在下，各向异性可以达到前所未有的几十到几百的值，而它减少到1/2弱无序。这种行为是由自旋谷锁定介导的，自旋谷锁定在TMDC中很强，并被印在石墨烯上。这种巨大的自旋输运各向异性，由邻近效应驱动，为设计新的自旋器件功能提供了一个令人兴奋的范例。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall
Molecular sensor based on graphene nanoribbons
在这项工作中，我们研究了石墨烯纳米带与侧附着的有机分子的热电性能。采用单带紧束缚哈密顿量和格林函数方法，计算了不同杂化体系的透射系数和Seebeck系数。相应的热电势分布在孤立分子的本征能处呈现出一系列尖锐的峰。我们研究了温度对热电响应的影响，我们认为随机配置的分子分布，在不同的无序制度。热电势的主要特征在温度和无序下不被破坏，表明系统作为建议的分子温度传感器装置的鲁棒性。
2013-06-25 cond-mat.mes-hall
Modeling of gas adsorption on graphene nanoribbons
我们提出了一个理论来研究气体分子在扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）上的吸附，通过应用\emph{ab} \emph{initio}计算结果的单带紧束缚近似。此外，计算中还考虑了边缘态对AGNR电子性质的影响。在假定气体分子以均匀概率分布吸附在带状位上的条件下，考察了该方法对几种简单气体分子（CO，NO，CO $_2$，NH $_3$）在10-AGNR上有限浓度吸附的适用性.结果表明，CO和NO分子的吸附贡献态主要集中在带隙中心附近，说明CO $_2$和NH $_3$分子的吸附分别作为受体和供体，不能显著增强体系的电荷输运.在低气体浓度下，该理论的计算结果与密度泛函理论的计算结果符合得很好。
2010-02-20 cond-mat.mes-hall
Adsorption of diatomic halogen molecules on graphene: A van der Waals density functional study
采用密度泛函理论，考虑非局域关联效应，采用vdW-DF方法研究了氟、氯、溴和碘双原子分子在石墨烯上的吸附.结果表明，范德华相互作用在石墨烯和卤素分子之间形成化学键中起着至关重要的作用，因此对于正确描述该系统中的吸附是重要的。已经发现分子的面内取向比垂直于石墨烯层的取向更稳定。在F $_2$、Br $_2$和I $_2$的情况下，我们还发现离子对结合能的贡献，随着距离的增加而慢慢消失。电子结构的分析表明，离子相互作用是由于电荷从石墨烯转移到分子。此外，我们发现，杂质浓度的增加导致导带形成的石墨烯由于卤素分子之间的相互作用。此外，还研究了卤素分子对石墨的插层作用。在卤素分子的存在下，石墨层之间的结合变得显着减弱，这是根据最近的实验结果的声化学剥离的插层石墨。
2010-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twisted bilayer graphene for enantiomeric sensing of chiral molecules
本文提出利用扭转角可调、具有强 CD 共振的扭转双层石墨烯，通过共振能量转移实现对映选择性荧光猝灭，从而高灵敏识别手性分子。
2024-09-08 cond-mat.mes-hall
Asymmetric nano graphene model applied to graphite-like room-temperature ferromagnetism
仅由碳、氢和/或氮等轻元素组成的室温铁磁材料，即所谓的碳磁体，对于在科学和工业中创造新的材料类别非常有吸引力。最近的几个实验表明，在室温下的铁磁功能，特别是在石墨基材料。本文采用半经验分子轨道方法和第一性原理密度泛函理论对纳米尺度的非对称石墨烯分子进行了模拟，揭示了这种铁磁性特征的形成机理。不对称二氢化锯齿形边缘石墨烯分子表明高自旋态比低自旋态在总分子能量上更稳定。质子离子辐照在产生这种不对称特征方面起着重要作用。同时，用类似的非对称分子模型解释了含氮石墨的铁磁性。
2011-01-21 cond-mat.mes-hall
Quantum transport reveals spin glass correlations in a 2D network of TbPc$_{2}$ single-molecule magnets grafted on graphene
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire de Physique des Solides（固体物理实验室）；Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay（奥赛分子科学研究所）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；NIMBE（纳米科学与集成材料国家研究中心）；LICSEN（界面化学与表面工程实验室）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Laboratoire Materiaux et Phénomènes Quantiques（材料与量子现象实验室）
通过研究低温磁电阻，发现石墨烯上磁性Terbium Phthalocyanines分子阵列表现出磁场依赖的1/f噪声和典型的mesoscopic相相干样本的普遍导电波动。分析揭示了通过磁性分子与石墨烯载流子间的交换相互作用，在石墨烯中诱导出长程二维Ising自旋玻璃样磁相关性。
2026-03-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
A simple function for calculating the interaction between a molecule and a graphene sheet
我们提出了一个新的势模型来计算分子和单个石墨烯片之间的相互作用。流体分子与石墨烯片之间的色散/排斥、诱导、偶极-四极、四极-四极相互作用由仅取决于分子与石墨烯之间沿其平面法线的分离的积分函数描述。导出的势函数与计算要求高的原子显式求和方法非常一致。与精确的原子显式求和相比，积分势在能量最小值处的典型误差小于2%。为了检验新开发的函数的实际有效性，进行蒙特卡罗模拟以使用积分势和原子显式势两者来模拟石墨烯片中的两种代表性气体的吸附。积分势的结果相同的吸附等温线和密度分布的吸附相，而它只需要微不足道的计算时间相比，使用原子显式方法。新开发的势函数提供了一种简单而准确的方法来计算分子和石墨烯片之间的物理相互作用。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Graphene as a transparent conductive support for studying biological molecules by transmission electron microscopy
我们展示了石墨烯作为在透射电子显微镜（TEM）中对单个生物分子成像的支撑物的应用。一个简单的程序来生产独立的石墨烯膜已被设计。这种膜非常坚固，几乎可以支撑任何亚微米物体。烟草花叶病毒已经沉积在石墨烯样品上并在TEM中观察。即使没有应用染色，也实现了高对比度。
2010-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Edelstein effect in Topological-Insulator--Graphene heterostructures
仅通过电流控制铁磁体的磁化需要有效地产生电流驱动的自旋扭矩。在基于拓扑绝缘体（TI）的磁结构中，可以产生电流诱导的自旋轨道力矩。在这里，我们表明，添加石墨烯，或双层石墨烯，以TI为基础的磁性结构，大大增强了电流诱导的自旋密度积累，并显着降低了功耗量。我们发现，这种增强可以高达100倍，从而产生巨大的Edelstein效应。这种大的增强是由于石墨烯（双层石墨烯）的高迁移率以及石墨烯（双层石墨烯）片非常有效地屏蔽电荷杂质（拓扑绝缘体中无序的主要来源）的事实。我们的研究结果表明，石墨烯在自旋电子器件中的集成可以大大提高其性能和功能。
2017-12-15 cond-mat.mes-hall
