Stone-Wales defects in hexagonal boron nitride as ultraviolet emitters
许多量子发射体已经被测量接近或接近二维六方氮化硼的晶界，其中出现各种斯通-威尔士缺陷。我们通过第一性原理密度泛函理论计算表明，五边形-七边形斯通-威尔士缺陷是一个紫外线发射器和它的光学性质密切遵循的特点，一个4.08 eV的量子发射器经常观察到的多晶六方氮化硼。我们还表明，正方形八角形的斯通威尔士线缺陷是光学活性的，在紫外区与不同的差距取决于它们的密度在六方氮化硼。我们的研究结果可能会引入一个范式转变，在这种材料中的荧光中心的识别。
2020-08-16 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Stabilization of Stone-Wales Defects in Metal-supported Graphene
School of Physics and Applied Physics, Southern Illinois University Carbondale（南伊利诺伊大学卡本代尔分校物理与应用物理学院）；E. S. Witchger School of Engineering, Marian University（玛丽安大学E.S.维奇特工程学院）；School of Mechanical Engineering, Southern Illinois University Carbondale（南伊利诺伊大学卡本代尔分校机械工程学院）
研究金属支撑石墨烯中斯通-威尔士缺陷稳定性，通过第一性原理密度泛函理论计算能量参数，发现其在金属支撑石墨烯上形成更有利，金属衬底影响形成能和活化能，虽恢复能降低但仍可能使缺陷稳定。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Edge Passivations on the Electronic and Magnetic Properties of Zigzag Boron-Nitride Nanoribbons with Even and Odd-Line Stone-Wales (5-7 Pair) Defects
第一性原理自旋极化计算已经在钝化的氮化硼纳米带（BNNR）上进行了五边形-七边形线缺陷（PHLD）（也称为斯通-威尔士线缺陷）。在BNNR的一个边缘或两个边缘处添加了两种PHLD，即偶数行PHLD和奇数行PHLD。单边（与其所有不同的可能性，例如，对于BNNR与2线PHLD在单边有8种可能性），以及两个边缘钝化已被认为是所有的带在这项研究中通过钝化每个边缘原子与氢原子。态密度（DOS）和投影DOS（pDOS）分析已经完成，以了解各种属性的根本原因。我们发现，钝化导致不同的影响的电子和磁性的系统，和效果主要是基于线缺陷的引入和/或在钝化边缘的原子。在一般情况下，我们发现，钝化可以发挥关键作用，在调整系统的性质，只有当它有一个锯齿形的边缘。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Stone-Wales Defects in Silicene: Formation, Stability and Reactivity of Defect Sites
在合成具有六方晶格结构的超薄材料的过程中，很容易形成Stone-Wales（SW）型缺陷，这种拓扑缺陷的存在导致石墨烯类结构的电子和力学性能发生显著变化。在这里，我们调查这种SW缺陷的形成和反应性的硅烯。我们报告了在独立的（~2.4 eV）和Ag（111）支撑的（~2.8 eV）硅烯中形成SW缺陷的能垒，并发现其显著低于石墨烯（~9.2 eV）。此外，硅烯的屈曲性质为SW缺陷的愈合提供了大的能量势垒，因此有缺陷的硅烯即使在高温下也是稳定的。具有SW缺陷的硅烯是半导体的，具有0.02 eV的直接带隙，并且该值取决于缺陷的浓度。此外，在SW缺陷硅烯中的氮取代表明，缺陷晶格位置是最不优选的N原子的取代位置。我们的研究结果表明，在硅烯SW缺陷的容易形成，也提供了一个指导方针，在硅基材料的带隙工程通过这样的缺陷。
2013-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of chlorine with Stone-Wales de- fects in graphene and carbon nanotubes, and thermodynamical prospects of chlorine-induced nanotube unzipping
我们研究了氯原子在Stone-Wales缺陷处与碳纳米管和石墨烯的结合以及与原始纳米管侧壁的结合。我们使用从头算热力学表明，如果环境中的氯是足够丰富的，碳纳米管解压缩成石墨烯纳米带氯化边缘可能是可行的。通过温度和压力控制Cl化学势，选择性地打开低于阈值直径的管是可能的。此外，我们发现与无缺陷的石墨烯和纳米管相比，与Stone-Wales缺陷结合的氯原子的结合能增加，这表明缺陷可能作为管解链的成核位点。在石墨烯上，在环境条件下，不超过一个Cl原子可以与缺陷结合，从而限制了所得纳米带中可能的Cl诱导的变化。
2013-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulation for the Analysis of Mechanical Properties and Effect of Stone-Wales and BiVacancy Defect on Carbon Nanotube Reinforced Iron Composites
碳纳米管（CNT）增强金属基复合材料（MMCs）由于其在航天和汽车工业中具有低重量和高力学性能的需求而受到研究人员的关注。铁是所有工程领域中使用最多的金属。因此，用CNT增强铁可以减少其所需的量，由于降低了生产成本，这可能具有积极的经济影响。然而，在任何材料的工业应用之前，必须知道在不同条件下的机械性能。本文采用分子动力学模拟方法，研究了单壁、双壁和三壁碳纳米管增强铁的力学性能。研究表明，碳纳米管的加入可以使纯铁的强度和刚度分别提高80.4%和57.4%。我们还研究了纤维体积百分比和温度对单壁、双壁和三壁碳纳米管复合材料力学性能的影响。由于在碳纳米管的制备过程中会引入石纹缺陷和双空位缺陷，因此本研究还研究了它们对力学性能的影响
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Generating Nanoporous Graphene from Point and Stone-Wales Defects: A Study with Dimensionally Restricted Molecular Dynamics (DR-MD)
本研究采用定制化维度限制分子动力学（DR-MD），探究不同空位及Stone-Wales缺陷下石墨烯的孔洞形成，证实DR-MD模拟稳定缺陷结构更优，识别出稳定孔洞构型并阐明形成机制，为纳米多孔石墨烯的可控制备提供原子级见解。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Tunnelling Characteristics of Stone-Wales Defects in Monolayers of Sn and Group-V Elements
在多层膜的合成和加工过程中，常常会形成拓扑缺陷，从而严重影响其电子性能。在本文中，我们调查的作用，斯通-威尔士（SW）缺陷在修改的电子性质的单分子膜的Sn和V族元素。计算结果发现锡烯（Sn原子单层）的电子性质强烈依赖于SW缺陷的浓度，当缺陷浓度为2.2 x 10^13 cm^-2时，有缺陷的锡烯的带隙几乎为零（约0.03 eV），当缺陷浓度为3.7 x 10^13 cm^-2时，带隙最大为0.2 eV。相反，SW-缺陷出现诱导导电状态的半导体单层的V族元素。这些导电状态作为电子隧穿的通道，和计算的隧穿特性示出了最高的微分电导的负偏压与不对称的电流-电压特性。在另一方面，最高的微分电导被发现的正偏锡烯。锡烯和V族元素单分子膜的STM形貌模拟图像显示出明显不同的横截面和距离-高度轮廓特征，这些特征可以作为实验中识别IV族和V族元素单分子膜中拓扑缺陷的指纹。
2017-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Effect of randomly occurring Stone-Wales defects on mechanical properties of carbon nanotubes using atomistic simulation
虽然发现CNT具有超高的刚度和强度，但在可用的实验室结果中也观察到巨大的分散。采用原子模拟技术研究了随机分布的Stone Wales（SW或5 7 7 5）缺陷对单壁纳米管（SWNTs）力学性能的影响。在有限长圆柱表面上施加Matern硬核随机场，描述了Stone Wales缺陷的空间分布。我们模拟了一组位移控制的拉伸载荷与（6，6）扶手椅和（10，0）锯齿形配置和纵横比约为6的单壁碳纳米管断裂。采用修正的Morse势来模拟原子间的相互作用力。我们发现，如果存在缺陷，断裂总是从缺陷开始;对于无缺陷的管，裂纹在相当随机的位置开始。力-位移曲线通常表现为几乎线性直到大约一半，尽管没有明显的屈服点。三个力学性能-刚度，极限强度和极限应变-计算从模拟的力和位移时程。在室温下，仅由初始速度分布引起的力学行为的随机性被发现是微不足道的。钢管的刚度、极限强度和极限应变的平均值随缺陷平均数的增加而减小，但变异系数并不呈单调变化趋势。当管最初没有缺陷时，引入额外的缺陷对机械性能的随机性具有最显著的影响。我们还发现，对于一个给定的平均缺陷数的管，锯齿形配置具有较小的强度和较小的平均极限应变，但更多的不确定性，在其刚度和极限应变，与扶手椅管相比。
2015-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Randomly Distributed Asymmetric Stone-Wales Defect on Electronic and Transport Properties of Armchair Graphene Nanoribbon
利用紧束缚模型研究了扶手椅型石墨烯纳米颗粒（AGNR）上随机分布的Stone-Wales（SW）缺陷的电子和输运性质。我们使用四个不同的函数，作为分布函数，以产生我们的SW缺陷纳米带。结果发现，缺陷密度可以有一个主要的影响，我们的缺陷系统的电导，而其他配置，如缺陷取向将有助于较少。发现了一些特殊的几何构型，显示了有趣的电子和输运性质。这些特殊情况以及提供的其他数据可以用于设计石墨烯纳米带的带隙，电子特性和传输特性，以满足所需的目的。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical prediction of a low-energy Stone-Wales graphene with intrinsic type-III Dirac-cone
基于第一性原理方法，我们预测了一种新的低能Stone-Wales石墨烯SW 40，它具有Pbam对称的正交晶格，晶胞中有40个碳原子，形成有序的Stone-Wales图案。计算的SW 40的总能量仅比石墨烯高约133 meV，表明其优异的稳定性超过了所有先前提出的石墨烯同素异形体。我们发现SW 40处理固有的III型Dirac-cone（Phys. Rev. Lett.，120，237403，2018），其由局部线性带和局部平带的带交叉形成，这可以导致系统中的高度各向异性的费米子。有趣的是，这种本征III型Dirac-cone可以有效地调整内层应变，它将被转移到II型和I型Dirac-cone拉伸和压缩应变下，分别。最后，我们建立了一个通用的紧束缚模型来理解SW 40中费米能级附近的电子性质。结果表明，利用相邻Stone-Wales缺陷间的$π$ -电子相互作用可以很好地理解第三类Dirac-cone特征.
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Graphene Nanoengineering and the Inverse-Stone-Thrower-Wales Defect
我们分析了一个新的基本构建块单片纳米工程石墨烯：逆石投掷威尔士（ISTW）缺陷。ISTW是由一对连接的五边形碳环放置在一对七边形环之间形成的;众所周知的掷石者-威尔士（STW）缺陷也是相同的排列，但连接的是七边形环而不是五边形环。当用氢去除和钝化时，该结构构成新的分子，重氮烯，其可以被视为蒽上的ad-二聚体缺陷的结果。将重氮烯嵌入到蜂窝晶格中，研究了添加二聚体对平面石墨烯的影响。由于ISTW缺陷尚未被实验确定，我们研究了几种合成路线，并找到一个势垒仅略高于与吸附原子跳跃石墨烯。ISTW和STW缺陷可以被视为石墨烯上的单片结构的基本构建块。我们展示了如何在石墨烯表面上以水泡，气泡和脊的形式构建扩展的缺陷域，其长度尺度小至2埃乘7埃。我们在这些研究中的主要工具是密度泛函理论。
2010-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of temperature and strain rate on mechanical behaviors of Stone-Wales defective monolayer black phosphorene
采用反作用力场的分子动力学（MD）模拟方法研究了单层黑磷烯（MBP）的力学行为。结果表明，温度和应变速率对MBP的力学性能有显著影响，SW（Stone-Wales）缺陷进一步削弱了MBP的力学性能。在一般情况下，无论是原始的和SW缺陷MBP的拉伸强度下降，随着温度的升高或应变速率的降低。令人惊讶的是，对于相对高的温度和低的应变速率，在扶手椅拉伸下观察到SW-2缺陷MBP从黑色磷烯到β相（β-P）和γ相（γ-P）的混合物的相变，而在Z字形拉伸下观察到SW-2缺陷的自愈合。建立了SW-2缺陷MBP在不同温度和应变速率下的扶手椅拉伸变形图，为磷烯同素异形体的应变设计提供了依据。本文提出的结果产生有用的见解，设计和调整的结构，和磷烯的机械和物理性能。
2017-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Zigzag graphene nanoribbon edge reconstruction with Stone-Wales defects
在这篇文章中，我们研究锯齿形石墨烯纳米带与斯通-威尔士缺陷重建的边缘，通过经验（第一邻居）紧束缚方法，与从头计算非常窄的带的参数确定。我们探讨的电子能带结构的特点，重点放在边缘状态的性质。边缘重构允许出现一种新的边缘状态。它们是色散的，在两个子晶格中都有非零的振幅;此外，振幅有两个分量，它们随着与边缘的距离而以不同的衰减长度减小;在狄拉克点处，其中一个长度发散，而另一个长度保持有限，为晶格参数的量级。我们跟踪这种奇怪的效果，沿着边缘的单位细胞的加倍，所带来的边缘重建。在有磁场存在的情况下，零能朗道能级不再像原始之字形带那样是边态简并的。
2011-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene quantum dots with Stone-Wales defect as a topologically tunable platform for visible-light harvesting
在这项工作中，我们首次报道了拓扑异常如Stone-Wales（SW）型键旋转在调整石墨烯量子点（GQD）光学性质中的关键作用。通过第一性原理计算，我们首次发现量子点的结构稳定性强烈依赖于SW缺陷的位置。然后使用电子相关方法计算光学吸收光谱，以证明SW型重建是负责的光学间隙以下的新的缺陷引起的峰的出现，并显着修改的光学吸收曲线。此外，我们的调查表明，电子相关效应变得更占主导地位的SW缺陷的GQD。我们最终确定，在特定位置处引入SW缺陷强烈增强了可见光范围内的光吸收，这对于设计光捕获、光催化和光电子器件是至关重要的。
2021-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Stone-Wales Defects Preserve Hyperuniformity in Amorphous Two-Dimensional Materials
结晶二维（2D）材料，如石墨烯，具有独特的物理性质，在其本体形式，使许多新的设备应用。然而，很少有人知道他们的非晶对应物，这可以通过引入斯通-威尔士（SW）的拓扑缺陷，通过质子辐射。在这里，我们提供了强有力的数值证据表明，SW缺陷保持超均匀性的六边形2D材料，最近发现的一种新的物质状态，其特征在于消失的归一化无限波长的密度波动，这意味着这些材料的所有非晶态是超均匀的。具体地说，这些材料的静态结构因子S（k）具有小波数k的标度S（k）~ k^α，其中1<=α（p）<=2随着SW缺陷浓度p的增加而单调减小，表明在p ~= 0.12处由SW缺陷饱和引起的从I型超均匀性到II型超均匀性的转变。这种超均匀性转变标志着从扰动晶格结构到真正的非晶结构的结构转变，并且是SW缺陷之间强相关性的开始以及与不同超均匀性类别相关联的不同电子输运机制之间的转变的基础。
2020-06-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Stone-Wales defects can cause a metal-semiconductor transition in carbon nanotubes depending on their orientation
研究表明，碳纳米管表面的Stone-Wales（SW）缺陷具有两种不同的取向，即纵向和周向SW缺陷，导致了两种不同的电子结构。基于密度泛函理论，我们已经表明，纵向SW缺陷不打开附近的费米能的带隙，而一个相对较小的带隙出现在管与周向缺陷。我们认为，在周向SW缺陷的存在下的带隙开放是长程对称性破缺的结果，可以沿着管的所有方式传播。具体而言，由于缺陷的存在而导致的收缩和拉伸键长的分布以及低能电子（即2 pz电子）的跳跃能显示了两种类型缺陷的两种不同模式。对于不同的缺陷浓度的几何特征和电子性质的管之间的相互作用也进行了研究。考虑到$π$ -轨道电荷密度，它也已被证明，键长从其松弛长度的偏差导致在不同的掺杂的缺陷周围的两个缺陷取向-电子丰富的圆周缺陷和空穴丰富的纵向缺陷。我们还表明，在管具有两种类型的缺陷，周向缺陷将占主导地位，并施加其电子特性。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reactivity of Stone-Wales defect in graphene lattice -- DFT study
本文通过DFT计算系统研究含Stone-Wales缺陷石墨烯的反应活性，发现该缺陷增强多种元素吸附，且机械约束可进一步强化结合并诱导缺陷结构重组，为石墨烯缺陷与应变工程提供理论基础。
2023-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Topological Transformations in Hyperuniform Pentagonal 2D Materials Induced by Stone-Wales Defects
通过不断引入Stone-Wales（SW）拓扑缺陷，我们发现了两条不同的拓扑路径，分别将单层$AB_2$黄铁矿材料的结构模型--五角开罗镶嵌（P5）转变为结晶菱形-六边形镶嵌（C46）和随机菱形-五角-六边形镶嵌（R456）.我们发现这些拓扑转变是由相邻的$B$ - $B$键之间的取向相关性控制的，并且表现出与两态伊辛系统中的（反）铁磁到顺磁转变的唯象类比.与诸如石墨烯的六边形2D材料中的SW缺陷不同，其导致扭曲，五边形2D材料中的缺陷保持P5平铺的基本单元的形状和对称性，并且与最小的能量成本相关联，使得中间R456平铺在室温下可实现亚稳态。此外，沿着两条路径的中间结构既不是晶体也不是准晶，但是这些随机镶嵌保持了P5或C46晶体的超均匀性（即，无限波长的归一化密度波动被完全抑制），并且可以被看作是三维中无序Barlow填充的2D类似物。由此产生的2D材料具有类似金属的电子特性，使它们成为与半导体P5材料形成肖特基势垒的有希望的候选者。
2020-12-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of Topological Non-hexagonal Rings and Stone Wale Defects on the Vibrational Response of Single and Multi-Layer Ion Irradiated Graphene
本研究探讨了观察拓扑非六边形环（NHR）和石纹（SW）缺陷的拉曼实验后，单层（SLG）和多层石墨烯（MLG）与100- 300 eV的Ar离子辐照。虽然通过理论研究预测，但实验首次表明石墨烯SW/NHR缺陷在拉曼光谱中具有特征。相关拉曼特征的宽带宽表明存在不止一种SW/NHR缺陷模式，这与DFT研究一致。SW/NHR相关的拉曼模式强度的变化表明，这些拓扑缺陷在较高的能量湮灭。拉曼允许的G和2D激发的行为，以及无序激活的D，D'和G* 线，也已经在SLG和MLG中进行了研究。这些表明，石墨烯中的缺陷与离子辐照的演变，以及存在的过渡态，超过该过渡态，拉曼模式由sp3含量的上升所主导。这些方面与SW/NHR拉曼光谱的相关性为离子诱导石墨烯的演化提供了重要的见解。通过拉曼光谱直接观察SW/NHR缺陷对于促进在各个领域探索石墨烯的丰富拓扑方面非常重要。
2021-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Carbon-contaminated topological defects in hexagonal boron nitride for quantum photonics
本研究揭示了六方氮化硼中拓扑缺陷与碳污染的相互作用，发现碳污染和应变可稳定 Stone-Wales 构型及晶界，产生可见光谱范围内具有理想光学性质的色心，为识别 hBN 中的单光子发射体铺平道路。
2024-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Chemical functionalization of graphene with defects
缺陷本质上不仅改变石墨烯的电子性质，而且改变其化学活性中心的化学性质。它们的功能化是修饰石墨烯的电子和晶体结构的一种方式，这对于基于石墨烯的纳米电子学可能是重要的。以氢为例，我们通过密度泛函计算模拟了一类缺陷（Stone-Wales缺陷，双空位，氮取代杂质和锯齿形边缘）的不完美石墨烯的化学。我们还研究了石墨烯纳米带的有限宽度对其化学性质的影响。它示出，在石墨烯边缘的磁性是脆弱的相对于氧化，因此，石墨烯边缘的化学保护可能需要石墨烯在自旋电子学中的应用。同时，Stone-Wales缺陷的氢化可能是制备磁性碳的一种有前景的方法。
2009-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Periodized discrete elasticity models for defects in graphene
利用周期化离散弹性模型研究了平面石墨烯中刃型位错的核心、刃型位错偶极子和刃型位错环。为了建立这些模型，我们已经找到了一种方法来离散线性弹性的平面六角形晶格使用差分算子的组合，不涉及对称的所有邻居的原子。在零温度下，动态稳定的刃型位错的核心可能是七边形-五边形对（滑移位错）或八边形（洗牌位错），这取决于初始配置的选择。刃型位错偶极子的可能核心是空位、五角-八角-五角双空位、Stone-Wales缺陷和7-5-5-7缺陷。而对称空位，双空位和7-5-5-7缺陷是动态稳定的，不对称空位和5-7-7-5 Stone-Wales缺陷似乎是不稳定的。
2008-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth mechanisms of graphene and effects of substrates
采用密度泛函理论中的有限温度分子动力学从头算方法研究了单层石墨烯的生长过程。在原子水平上的外延石墨烯的生长机制的理解提供了通过探索发生在石墨烯的生长边缘的瞬态阶段。这些阶段是大碳环的形成和塌陷，以及像五边形-七边形缺陷的Stone-Wales的形成和愈合。使用爬像轻推弹性带方法计算了各种衬底上这些生长诱导缺陷愈合的激活势垒，并与Stone-Wales缺陷进行了比较。发现生长过程中发生在边缘附近的五边形-七边形缺陷比Stone-Wales缺陷更容易愈合。还详细研究了衬底在外延生长和修复缺陷中的作用，以及使用碳二聚体作为石墨烯生长的构建块的影响。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A Novel Isomer of Volleyballene Sc$_{20}$C$_{60}$
本研究通过第一性原理计算提出排球烯的一种Stone-Wales缺陷异构体，具有$T_h$对称性，虽结合能略高但热稳定性更强，可用于纳米组装。
2023-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic and magnetic properties of point defects in polyaniline (C3N) and graphene monolayers: A comparative study
新合成的二维聚苯胺（C3 N）在结构上类似于石墨烯，并具有有趣的电子，磁性，光学和热性能。石墨烯中的点缺陷引起有趣的功能，如磁化在全碳材料的事实的动机，我们进行密度泛函理论计算，调查空缺和斯通-威尔士型点缺陷单层C3 N。我们比较和对比这些缺陷的结构，电子和磁性与那些在石墨烯。虽然C3 N的单空位和Stone-Wales缺陷导致类似于石墨烯中的重构，但双空位显示出不同的几何特征。与石墨烯不同的是，由于化学计量比的改变，C3 N中的所有空位都具有金属特征，那些具有低配位原子的空位具有有限的磁矩。我们进一步研究的鲁棒性的重建结构和磁矩的变化，通过施加拉伸和压缩双轴应变。我们发现，有限的带隙的优势，点缺陷在C3 N是合格的作为未来的自旋电子学应用的良好候选人。
2020-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Energetics, electronic states, and magnetism of iron phthalocyanine on pristine and defected graphene layers
过渡金属酞菁（TMPc）在自旋电子学领域受到严格审查，因为它们可能是有前途的存储器件。这种分子的简单和廉价增加了它们的商业潜力。人们正在积极研究如何改变这种分子金属中心的磁矩。在这里，我们特别考虑石墨烯层上的铁酞菁分子（FePc）作为基底。我们研究了石墨烯缺陷（Stone-Wales缺陷、B掺杂、N掺杂、S掺杂以及B（N，S）掺杂的Stone-Wales缺陷）如何改变FePc的电子结构。我们提出了从头算研究的系统，这是使用几种方法：基于周期性平面波密度泛函理论（DFT），线性组合的原子轨道（LCAO）DFT与石墨烯的集群表示，和multiconfigurational方法与芘分子作为一个graphenised石墨烯集群。首次采用多构型方法对FePc/石墨烯杂化体系进行了处理。结果表明，掺杂B和N的杂化体系具有准简并基态，必须超越一个Slater行列式的近似。
2022-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic properties of curved graphene sheets
提出了一个模型来研究微弯曲的石墨烯片的电子结构与任意数量的五边形-七边形对和Stone-Wales缺陷的宇宙学类比的基础上。由曲率引起的无序在局部态密度中产生特征图案，可以在扫描隧道和透射电子显微镜中观察到。
2007-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el hep-th
Electronic structures of defective BN nanotubes under transverse electric fields
利用密度泛函理论研究了横向电场作用下缺陷氮化硼纳米管的电子结构。(16研究了具有反位、碳替代、单空位和Stone-Wales 5775缺陷的BNNT。在横向电场作用下，缺陷BNNT的带隙减小，与原始BNNT相似。缺陷态的能级随横向电场方向的不同而变化，这是由于电场在缺陷处引起的静电势移动不同所致。因此，除了电子结构和光学性质工程之外，横向电场可以用来识别BNNT中的缺陷位置。
2008-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structures of N-doped Graphene with Native Point Defects
石墨烯中的氮掺杂在石墨烯基器件和催化剂中具有重要意义。采用密度泛函理论计算了含空位和Stone-Wales缺陷的N掺杂石墨烯的电子结构。我们的研究结果表明，在石墨烯中的单空位作为空穴掺杂剂，需要两个替代N掺杂剂来补偿由单空位引入的空穴。另一方面，双空位不产生任何自由载流子。有趣的是，一个单一的N掺杂剂在双空位作为受体，而不是施主。本征点缺陷和N掺杂剂之间的干扰强烈修改的作用，N掺杂的自由载流子的生产在体π带。对于一些缺陷和N掺杂剂-缺陷复合物，局部缺陷π态被部分占据。讨论了这种情况下自旋极化的可能性。我们还提出了定性的论点的基础上的本地债券图片的电子结构。结合实验结果，分析了N掺杂在空位和Stone-Wales缺陷处的1 s相关X射线光电子能谱和吸收光谱。我们还讨论了特征扫描隧道显微镜（STM）图像起源于电子和结构的N掺杂缺陷复合物的修改。小负偏压下的STM成像将为氧还原反应提供重要的活性位点信息。
2013-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermo-mechanical Characterization of 2D hexagonal Boron Phosphide (h-BP)
Bowling Green State University（鲍灵格林州立大学）
本研究开发h-BP的MD势并模拟其力学行为，发现其力学性能具各向异性，温度升高会劣化其力学特性，结构缺陷会降低其拉伸强度，为h-BP在极端环境的应用提供基础。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing influence of point defects on electronic band structure of graphene
超原胞方法使我们能够处理缺陷晶体的电子结构，但由于不可避免的区域折叠，计算出的能带太复杂，无法理解或与角分辨光电子能谱进行比较。我们讨论了如何更有效地可视化超原胞能带结构，将它们展开的光谱权重和轨道分解。然后，我们应用这些想法，以获得更好的理解的能带结构的石墨烯含有各种类型的点缺陷，包括氮杂质，氢吸附物，和空位缺陷，以及斯通-威尔士缺陷。
2014-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of SW defect on structural and transport properties of silicene nanoribbons
利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，对具有Stone-Wales缺陷的锯齿形硅烯纳米带的结构和输运性质进行了理论研究.计算的形成能明显低于石墨烯和硅烯，这意味着这种缺陷在SiNR中的高稳定性。在一定的偏置电压范围内，完整和SW缺陷的SiNR都可以观察到负微分电阻。为了阐明负折射现象的机理，我们详细讨论了透射谱和分子投影自洽哈密顿态。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect in Phosphorene
缺陷不可避免地存在于材料中，并且总是会影响其性能。本文采用第一性原理计算，系统地研究了磷烯半导体中十种点缺陷的稳定性、结构和电子性质，包括Stone-Wales（SW-1和SW-2）缺陷、单（SV 59和SV 5566）和双空位（DV 585 -1、DV 585 -2、DV 555777 -1、DV 555777 -2、DV 555777 -3和DV 4104）缺陷。我们发现，这些缺陷都更容易产生磷烯与石墨烯和硅烯相比，具有更高的面密度。在正偏压下，利用模拟的扫描隧道显微镜图像，它们很容易区分，并与它们的缺陷原子结构相关联。SW、DV 585 -1、DV 555777和DV 4104缺陷对磷烯的电子性质几乎没有影响，并且有缺陷的磷烯单分子膜仍然显示半导体性，具有与完美磷烯相似的带隙值。SV 59和DV 585 -2缺陷可以在磷烯的基本带隙中引入未占据的局域态。SV 59和5566缺陷可以在磷烯中诱导空穴掺杂，并且只有稳定的SV 59缺陷才能在磷烯中产生不同于其他缺陷的局部磁矩。
2014-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Green's Function Approach to Phonon Transport in Defective Carbon Nanotubes
我们已经开发了一种新的理论形式主义声子输运纳米结构中使用非平衡声子格林函数技术，并已将其应用于有缺陷的碳纳米管的热传导。碳纳米管中的低温热导的普遍量子化可以观察到，即使在存在局部结构缺陷，如空位和Stone-Wales缺陷，因为长波长的声学声子不被局部缺陷散射。然而，在室温下，热导是严重影响缺陷散射，因为入射声子散射的缺陷周围的局部声子。我们发现一个显着的变化，从量子到经典功能的热输运通过缺陷碳纳米管随着温度的升高。
2006-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Structures and Strain-Tunable Electronic Properties of Carbon Nanothreads
近年来，新型碳纳米线的合成引起了碳学界的极大关注。在此，基于第一性原理计算，我们研究了两个重要因素：Stone-Wales（SW）型缺陷和晶格应变对碳纳米线电子性质的影响. SW缺陷是纳米线的聚合物-I结构所固有的，并且是一般混合结构的构建块。我们发现，纳米线的带隙可以通过SW缺陷的浓度在$3.92 \sim 4.82$ eV的宽范围内进行调谐，在$sp^{3}$ -（3，0）结构和聚合物-I结构的带隙之间进行插值。在应变下，所有结构的带隙，包括混合的，表现出非单调的变化：带隙首先增加的应变，然后下降，在10%以上的大应变。可以通过应变在宽范围（$>0.5$ eV）内有效地调节间隙尺寸。有趣的是，对于$sp^{3}$ -（3，0）结构，在应变下在价带最大处发生带序的切换，并且对于聚合物-I结构，在约8%应变下发生间接到直接带隙转变。结果还表明，SW缺陷的存在下，往往稳定的带隙尺寸对应变。我们的研究结果表明，结构和应变工程碳纳米线在光电和光电化学应用以及应力传感器的巨大潜力。
2018-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Structural characterization of carbon nanotubes via the vibrational density of states
碳纳米管的电学和化学性质随着不同的手性和直径而显著变化，使得这些结构性质的实验测定变得重要。在这里，我们表明，振动态密度（VDOS）包含碳纳米管的结构，特别是在低频率的信息。我们发现，纳米管的直径和手性可以确定的特征低频$L$和$L'$模式中的VDOS。对于锯齿形纳米管，$L$峰分裂成两个峰，产生另一个低能$L"$峰。这些峰的频率和相对强度的显著变化开辟了一条区分结构不同的纳米管的途径。对具有不同缺陷密度的Stone-Wales缺陷的不同取向的仔细研究表明，不同的结构缺陷也在VDOS中留下不同的指纹，特别是在$L$和$L'$模式中。利用我们的结果，可以从直接测量VDOS的实验中获得更多的结构信息，如非弹性电子和非弹性中子谱。
2017-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Point Defects in Two-Dimensional γ-Phosphorus Carbide
缺陷不可避免地存在于二维（2D）材料中，并且通常控制其各种性质。基于密度泛函理论，对新近合成的γ-二维碳化磷（γ-PC）中的7种点缺陷进行了全面的研究。发现γ-PC中的反位、单C或P、双C和P以及C和C空位等缺陷是稳定的，而由于γ-PC具有过渡金属二硫属化物的结构，不存在Stone-Wales缺陷。系统地确定了所考虑的缺陷物种的形成能、稳定性和表面密度以及它们对γ-PC电子结构的影响。发现在γ-PC中形成点缺陷在能量上不如在石墨烯、磷烯和MoS 2中有利。同时，缺陷通过引入空穴/电子掺杂，对γ-PC的电子结构有明显的调制作用。预测的扫描隧道显微镜图像表明，大多数的点缺陷是很容易区分彼此，他们可以很容易地在实验中识别。
2021-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Graphene Quantum Dot with Divacancy and Topological Defects: A Novel Material for Promoting Prompt and Delayed Fluorescence of Tunable Wavelengths
这项工作展示了在拓扑Stone-Wales型缺陷石墨烯量子点中引入双空位缺陷的独特方法，用于收获单重态和三重态激子，这对于制造荧光有机发光二极管至关重要。在这里，我们首先揭示了这些系统的结构弛豫建立了高自旋三重态作为稳定的基态在室温下，从而显着增加其在设计自旋电子器件的潜力。然后，我们广泛的电子相关计算表明，在这些松弛的结构中的单重态和三重态的能量排序可以通过各种衰变通道触发不同波长的即时和延迟荧光。特别地，双空位的位置决定了发射波长的可调谐范围。此外，我们从多参考单双构型相互作用（MRSDCI）和第一性原理含时密度泛函理论（TDDFT）方法中获得的结果强调，双空位位置、结构驰豫和自旋多重性的协同效应严格控制了吸收曲线最强峰所表现出的位移的性质和幅度，这对于设计光电子器件至关重要。
2022-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inducing ferromagnetism by structural engineering in a strongly spin-orbit coupled oxide
Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁顶国际研究中心）；CNR-SPIN, UOS Salerno（萨莱诺国家研究委员会自旋单元）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden（德累斯顿莱布尼兹固体与材料研究所）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Synchrotron SOLEIL（索雷尔同步辐射中心）
通过结构工程在SrIrO3中诱导铁磁性，揭示了强自旋轨道耦合氧化物的磁性调控机制
2025-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron screening and strength of long-range Coulomb interactions in phosphorene: From bulk to nanoribbon
本文通过第一性原理计算结合约束随机相位近似，研究了磷烯从体相到纳米带的电子屏蔽效应，发现半导体纳米带中存在非传统屏蔽，且未钝化锯齿形纳米带因金属性边缘带成为关联材料，并探讨了其铁磁不稳定性。
2024-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
