Coupled Effects in Quantum Dot Nanostructures with Nonlinear Strain and Bridging Modelling Scales
我们表明，传统的应用线性模型的能带结构工程的纳米结构的光机电性能的分析可能是不够的。本文的重点是在耦合薛定谔-泊松系统的基础上，我们考虑一贯的压电效应和分析的应变分量中的不同非线性项的影响模型。本文给出的例子表明，压电效应的贡献是必不可少的，必须考虑与完全耦合模型。虽然在较大尺度的压电材料的结构应用中，最小化全部机电能量现在是许多工程应用中的常规，但在带结构工程中，常规方法仍然基于线性模型，具有最小化关于位移的非耦合纯弹性能量泛函。本文介绍了在耦合效应的背景下，现有的能带结构计算模型的推广。
2007-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boosting biocompatibility and mechanical property evolution in a high-entropy alloy via nanostructure engineering and phase transformations
本研究通过高压扭转在Ti-Zr-Hf-Nb-Ta高熵合金中引入纳米晶和BCC-omega相变，同时提升强度（2130 MPa）并降低弹性模量（69 GPa），改善生物相容性，展示了其在骨科生物材料中的应用潜力。
2025-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.med-ph
3D Nanostructures on Ge/Si(100) Wetting Layers: Hillocks and Pre-Quantum Dots
亚临界Ge润湿层（WL<3.5 ML）的退火引发3D纳米结构的形成，其形状和取向由WL厚度确定，因此与应变能直接相关。这些纳米结构的出现，小丘和前量子点，研究了扫描隧道显微镜。在350 ℃下沉积的润湿层最初在纳米尺度上是粗糙的，并经历渐进的转变和平滑，直到T>460 C空位线和2xn重构被观察到。然后，亚稳态Ge润湿层（WL）塌陷以形成3D纳米结构，其形态由WL厚度控制：首先，对于薄润湿层形成具有婚礼蛋糕型结构的小丘，其中台阶边缘平行于<110>方向，而{105}-刻面结构，所谓的前量子点（p-QD），由较厚的层形成。润湿层厚度和因此失配应变能控制结构的类型。小丘和p-QD区域之间的交叉厚度在1.6和2.1 ML之间。小丘具有比p-QD更大的横向尺寸和体积，并且p-QD是非常小的量子点，其宽度下限为10 nm。我们的工作为控制弹性应变Ge/Si系统中纳米结构的形貌和尺寸开辟了一条新的途径。关键词：量子点，Sttranski-Krastanov，外延，应变层，扫描隧道显微镜
2016-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Weak localisation in graphene flakes
我们表明，石墨烯中的量子干涉的表现形式是非常不同的，从传统的二维系统。由于载流子的手征性质，它不仅对非弹性、相破裂散射敏感，而且对许多弹性散射过程敏感。我们研究了在不同的样品和在不同的载流子密度，包括狄拉克区域的弱本地化，并找到确定它的特征率，我们展示了石墨烯片的形状和质量如何影响的弹性和非弹性率的值，并讨论其物理起源。
2008-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic constants of Ice I$_h$ as described by semi-empirical water models
使用分子动力学模拟，我们计算了冰I $_h$的弹性常数为一组8个常用的半经验势水，即刚性分子SPC/E，TIP 4P，TIP 4P 2005，TIP 4P/冰和TIP 5 P模型，柔性分子qTIP 4P/Fw和SPC/Fw模型和粗粒度原子mW势。从定量角度来看，mW描述给出了最接近实验的各个刚度常数的值，而显式质子模型则显示出巨大的差异。另一方面，与所有的显式质子势相反，mW模型无法再现中心定性趋势，如杨氏模量和剪切模量的各向异性。这表明冰I $_h$的弹性行为与其分子性质密切相关，这在mW模型中已被粗粒化。这些意见是一致的，最近的表现有关的mW模型在冰I $_h$的机械性能的描述的局限性。
2018-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Elastic Bending Modulus of Single-Layer Molybdenum Disulphide (MoS2): Finite Thickness Effect
从经验相互作用势出发，推导出单层MoS2（SLMoS2）的弹性弯曲模量的解析公式。通过使用这种方法，我们不需要定义或估计SLMoS2的厚度值，这是很重要的，因为在定义二维或纳米结构（如石墨烯和纳米管）的厚度值时存在很大争议。在SLMoS2中获得的9.61eV的弹性弯曲模量显著高于石墨烯中的1.4eV的弯曲模量，并且发现在使用薄壳理论获得的值与实验获得的SLMoS2的弹性常数的值的范围内。通过我们的解析表达式，与单层石墨烯相比，弯曲模量的这种增加归因于SLMoS2的有限厚度。具体地，虽然S原子的每个单层对弯曲模量贡献1.75eV，这类似于单层石墨烯的1.4eV弯曲模量，但平面外Mo和S原子之间的额外成对和角相互作用对SLMoS2的弯曲模量贡献5.84eV。
2013-08-13 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of structure, energetics, formation enthalpy, elastic constants, polarization, and piezoelectric constants of AlN, GaN, and InN: comparison of local and gradient-corrected density-functional theory
采用平面波超软赝势方法，在交换相关泛函的LDA（局域密度）和GGA（广义梯度）近似下，从密度泛函理论中的第一性原理预测了氧化锌和纤锌矿III-V族氮化物AlN、GAN和InN的许多不同的体性质。除了结构和凝聚力，我们还研究了形成hoppies（预测缺陷溶解度和表面稳定性的关键成分），自发极化和压电常数（纳米结构建模的中心参数）和弹性常数。我们的研究证实了这两种密度泛函方法在描述III-V族氮化物（以及母种N $_2$、Al、Ga和In）的不同性质方面的相对优点，并使我们得出结论，与高精度技术（如多投影仪超软赝势或现代全电子方法）相关联的GGA近似在III-V族氮化物的研究中是优选的。
2000-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of ultra-hard nanocrystalline cubic boron nitride
采用透射电子显微镜和微纳压痕技术研究了块体纳米晶立方氮化硼的纳米结构和力学性能。所获得的硬度，弹性性能和断裂韧性的数据清楚地表明，纳米cBN属于一个家庭的先进超硬材料。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Elastic Properties of Graphyne-based Nanotubes
石墨烯纳米管（GNT）是由卷起的石墨烯片获得的纳米结构，以同样的方式，碳纳米管（CNT）由石墨烯获得。石墨烯是由处于sp2和sp3杂化状态的原子组成的二维碳同素异形体。与传统的CNT类似，GNT可以呈现不同的手性和电子性质。由于炔属基团（三键），GNT表现出影响其机械性能的大侧壁孔。在这项工作中，我们使用全原子分子动力学模拟和密度泛函理论（DFT）计算研究了GNT在拉伸应力下的力学响应。我们的研究结果表明，GNT的机械故障（断裂）发生在较大的应变值相比，相应的碳纳米管，但矛盾的是，较小的极限强度和杨氏模量值。这是三键的存在和由于炔属基团的存在而增加的孔隙率/柔性的组合效应的结果。
2019-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Cross-calibration of GaAs deformation potentials and gradient-elastic tensors using photoluminescence and nuclear magnetic resonance spectroscopy in GaAs/AlGaAs quantum dot structures
本文研究了在$[001]$或$[110]$晶向上施加静态单轴应力的GaAs/AlGaAs量子点晶格匹配外延结构。我们进行同步测量的光谱位移的块状GaAs衬底的光致发光，这涉及到应变通过变形势$a$和$b$，和四极位移的量子点的光学检测的核磁共振光谱，这涉及到相同的应变通过梯度弹性张量$S_{ijkl}$。在两个单轴应力配置的测量被用来推导出的比例$b/a=0.241\pm0.008$在良好的协议与以前的研究GaAs。基于先前估计的$a\approx-8.8$ eV值，我们导出了GaAs中的核四极矩$Q$与$S$张量对角分量的乘积，对于$^{75}$ As为$QS_{11}\approx+0.76\times10^{-6}$ V，对于$^{69}$ Ga为$QS_{11}\approx-0.37\times10^{-6}$ V.在我们的实验中，$S_{11}$的符号是直接可测量的，这在早期的核声共振研究中是不可能的。我们的$QS_{11}$值比从核声共振实验[物理评论B 10，4244（1974）]得出的值小1.4倍。在这项工作中测量的梯度弹性张量值可以应用于应变III-V族半导体纳米结构的结构分析，通过精确建模其磁共振谱。
2018-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tricritical fluctuations and elastic properties of the Ising antiferromagnet UIrSi$_3$
弹性常数，热膨胀，磁致伸缩和热容量的测量进行和不施加磁场的单晶UIrSi $_3$。在应变交换效应的理论范围内解释的弹性性能。铀的磁局域5-$f$电子和巡游电子行为的交换-伸缩模型和伊辛模型正确地再现了我们在UIrSi $_3$中磁声实验的主要特征。关于热膨胀和磁致伸缩的数据证实了这样的结论，即测量的温度和场变化对声速的主要贡献来自弹性模量本身的变化。在磁场中的热容测量的分析的基础上，我们解释了显着的异常在二阶分支的相变边界作为一种表现形式的三临界波动，占主导地位的三临界点以下的区域。结果证实了三维伊辛模型，在零和低磁场，与交叉的平均场三临界行为在接近三临界点，其中三临界波动占主导地位的给定属性的温度演变的字段。
2022-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Elastic properties of self-folded two-dimensional nanomaterials: a theoretical model validated by molecular dynamics simulations
强度和塑性之间的权衡长期以来一直困扰着二维材料宏观组件的设计。为了打破强度-延展性悖论，受天然蚕丝折叠纳米结构的启发，近年来提出了自折叠二维纳米材料（SF-2DNM）的设计。这种折叠策略被揭示，大大提高了整体组件的延展性，而不会牺牲二维材料的优异拉伸强度。然而，SF-2DNMs的弹性性能的依赖性上的材料性能的积木和折叠结构的几何形状没有具体澄清在以前的研究。因此，在本文中，我们开发了一个理论模型来描述的剪切滞后分析的基础上的SF-2DNMs的弹性性能。利用该模型对SF-2DNM的荷载传递特性和失效模式进行了分析。通过分子动力学模拟，预测了SF-2DNMs的杨氏模量和拉伸强度。该模型揭示了SF-2DNM在外力作用下的弹性形变。该模型揭示的结构-性能关系为工程应用中SF-2DNMs的合理设计提供了指导。
2021-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mechanical properties of nanotubes of polyelectrolyte multilayers
通过共振接触原子力显微镜（AFM）研究了聚电解质在聚碳酸酯径迹蚀刻膜的纳米孔中的逐层（LBL）组装制备的纳米管的弹性性质，纳米管直径在100至200 nm的范围内。的纳米管的弹性模量计算从自由悬挂的LbL纳米管上的悬臂梁的共振频率。在空气中发现这些纳米结构的杨氏模量的平均值为115MPa，远低于干燥平坦多层膜所报道的值，但在水溶胀平坦多层膜所报道的值的范围内。这些低的值是最有可能的是由于LbL纳米管的离子交联的程度较低，并因此在空气中的水含量较高，从nanobolized纳米多层膜的生长的特殊模式。
2009-03-30 cond-mat.mtrl-sci
High-accuracy first-principles determination of the structural, vibrational and thermodynamical properties of diamond, graphite, and derivatives
在GGA-PBE水平上，结合密度泛函理论（DFT）的总能量计算和密度泛函微扰理论（DFPT）的晶格动力学，计算了金刚石、石墨和层状衍生物（石墨烯、菱面体石墨）的结构、动力学和化学性质.总体而言，非常好的协议被发现的结构特性和声子分散体，与石墨和相关的弹性常数和声子分散体的C/A比的例外。一旦选择实验c/a进行计算，C_33弹性常数和γ-A声子色散都与现有数据接近一致。通过准谐近似计算了材料的热膨胀、弹性模量和比热随温度的变化关系。石墨显示出独特的面内负热膨胀系数，在室温附近达到最小值，与实验非常吻合。石墨烯中的热收缩被发现是三倍大;在这两种情况下，ZA声学模式被证明是收缩的原因，直接体现了Lifshitz在50多年前预测的膜效应。
2004-12-22 cond-mat.mtrl-sci
