Electronic structure of fullerene-like cages and finite nanotubes of aluminum nitride
我们报告的密度泛函研究交替富勒烯状笼状结构和有限的封闭帽单壁氮化铝纳米管。研究的笼和纳米管被建模为Al 24 N24，Al 28 N28，Al 32 N32，Al 36 N36，Al 48 N48和Al 96 N96。采用解析Slater Roothaan方法，采用双zeta质量的极化高斯基组，在全电子水平上进行了结构优化，计算了电子结构、垂直电离势和电子亲合势。所有结构都是能量稳定的，结合能约为10-11 eV每AlN对。对于较大的Al 96 N96，富勒烯一样的笼是积极的不如具有Al 24 N24作为内壳的两壳簇有利。垂直电离势和电子亲合势分别在6.7-6.9 eV和1.5-2.0 eV范围内。结合能随（4，4）纳米管长度的增加而系统性地增加。使用“Delta SCF”方法确定的能带隙表明，这些结构的特征在于约4- 5eV的相当大的带隙，然而其小于相应氮化硼结构的带隙。
2005-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Probing the Interior Environment of Carbon Nano-test-tubes
我们报告的填充单壁碳纳米管与电子自旋活性富勒烯物种的氮氧自由基功能化的富勒烯笼。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM），光学吸收和电子自旋共振（ESR）被用来确定封装的分子的旋转行为，并确定纳米管内部的极性性质。
2008-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic, thermal and mechanical properties of C60-based fullerene two-dimensional networks explored by first-principles and machine learning
本研究结合第一性原理计算与机器学习原子间势，预测并系统评估了新型C60富勒烯低维及多孔网络的稳定性、电子性质、热导率、热膨胀与力学性能。
2023-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Semiclassical approach to the description of the basic properties of nanoobjects
本文是一个审查的结果，在纳米物理学的半经典方法的框架内获得的。基于静电学和费米模型的半经典描述，计算了富勒烯分子和碳纳米管的电子壳层的尺寸。这种简化的方法在某些情况下会产生令人惊讶的准确结果。半经典的方法提供了相当好的描述的尺寸的电子壳层的富勒烯分子。考虑了富勒烯分子中的两种偶极振荡，并计算了它们的频率。对碳纳米管也进行了类似的计算。这些结果看起来相当合理。考虑了碳纳米管中的三种偶极振荡，并计算了它们的频率。计算了碳豆荚中离域电子的纵向集体振荡频率。金属团簇被模拟为球形。结果表明，金属团簇是稳定的，并计算了其体积模量和电子层相对于离子的偶极振荡频率。
2008-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Neutral and charged excitations in carbon fullerenes from first-principles many-body theories
通过对碳富勒烯C_20、C_24、C_50、C_60、C_70和C_80的低能激发态与实验的比较，考察了第一性原理多体理论在纳米尺度下的准确性。通过GW-Bethe-Salpeter方程（GW-BSE）和扩散量子蒙特卡罗（QMC）方法计算属性。我们批判性地比较这些理论，并评估其准确性对现有的光吸收和光电子能谱学数据。第一电离势是一贯良好的再现，是相似的所有富勒烯和方法研究。电子亲合势和第一三重态激发能表现出实质性的方法和几何形状的依赖性。这些结果确立了多体理论作为密度泛函理论在描述受限碳纳米结构的电子性质方面的可行替代方案的有效性。我们发现富勒烯的能隙和稳定性之间存在着相关性。我们还发现，富勒烯的电子亲和势是非常高的和尺寸无关的，这解释了它们倾向于形成化合物与电子供体阳离子。
2008-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Fullerene based devices for molecular electronics
我们研究了碳纳米管引线之间C_60分子的电子性质。这个问题已经解决了量子化学处理内利用密度泛函理论为基础的LCAO方法结合Landauer形式主义。由于低维性，电子输运对界面键的强度和几何形状非常敏感。界面原子和电极之间的分子接触引起复杂的电导依赖于电子能量，表现出分子和电极的光谱特征。这分别归因于C_60分子的电子结构和铅的局域态密度。
2001-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon nanomaterials for electronics, optoelectronics, photovoltaics, and sensing
在过去的三十年里，零维、一维和二维碳纳米材料（即，富勒烯、碳纳米管和石墨烯）由于其独特的电子、光学、热、机械和化学性质而引起了科学界的极大关注。虽然早期的工作表明，这些特性可以在选定的应用中实现高性能，但围绕结构不均匀性和不精确组装的问题阻碍了碳纳米材料在广泛技术中的稳健和可靠实施。然而，随着合成、分选和组装技术的最新进展，碳纳米材料作为众多可扩展技术的基础正在重新受到关注。在这里，我们对电子，光电，光伏和传感设备中的碳纳米材料进行了广泛的综述，特别关注基于最高纯度样品的最新示例。特别注意的是致力于每一类碳纳米材料，从而允许富勒烯，碳纳米管和石墨烯的适用性为每个应用领域的比较分析。通过这种方式，本文将为未来的应用程序开发人员提供指导，并阐明该领域面临的剩余研究挑战。
2014-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
C60-Based Composites in view of Topochemical Reactions. II. C60 + Carbon Nanobuds
本文介绍了富勒烯C60和单壁碳纳米管（[C60-（4，4）]碳纳米芽）形成的复合材料的研究的第二部分。复合材料的形成被认为是从有关的富勒烯分子和碳纳米管的原子化学反应性的基本点。控制复合材料形成的势垒是根据耦合能来确定的，并扩展到两个贡献，即复合材料组分的变形总能量和共价耦合能量。计算采用非限制性对称破缺Hartree-Fock方法的AM 1半经验版本。
2011-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Spheroidal geometry approach to fullerene molecules
石墨是分层材料的一个例子，可以弯曲形成富勒烯，这在电子纳米器件中有重要应用。轻微椭圆变形的球体的球状几何形状被用作富勒烯的可能方法。我们假设，对于一个小的变形，椭球体的偏心率小于1。我们感兴趣的是大的椭圆形富勒烯，其低位电子能级由（2+1）维的狄拉克方程描述。我们展示了如何一个小的变形的球形几何形状唤起的电子光谱相比，球的移位。在表面内部引入了磁场的通量来描述富勒烯。计算了球形富勒烯的电子光谱和球形富勒烯的电子位移。
2007-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Formation of nickel-carbon heterofullerenes under electron irradiation
提出了一种通过在电子辐照下将石墨烯薄片与附着的过渡金属簇转化来制备新的金属-碳纳米物体的方法。通过分子动力学模拟研究了镍团簇与石墨烯片的转化过程。镍碳势参数（I. V. Lebedeva et al.J.Phys.Chem.C，2012，116，6572）进行了修改，以改进对该过程中富勒烯弹性能和石墨烯边缘能之间的平衡的描述。发现形成的金属-碳纳米物体的范围从具有金属贴片的杂富勒烯到由通过化学键连接的封闭富勒烯和金属簇组成的颗粒。局域结构分析揭示了原子尺度的相变机制。在高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的实验条件下，估计了纳米粒子的平均形成时间和在电子辐照下的寿命。还模拟了高分辨透射电镜观察过程中纳米结构随时间演化的图像序列。此外，批量生产研究的金属-碳纳米物体和固体的基础上，这些纳米物体的可能性进行了讨论。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flat electronic band structure and anisotropic optical, mechanical, and thermoelectric properties of two-dimensional fullerene networks
以富勒烯等纳米团簇为单元构建二维拓扑结构具有很大的挑战性。在这里，我们提出了三种桥接富勒烯单层膜，并全面研究了实验合成的新型富勒烯单层膜Zheng等人，[Nature 606，507-510（2022）]通过现有技术的第一性原理计算。结果表明，α-C60 -2D的直接带隙为1.49 eV，其导带底平坦，接近实验值，在长波紫外区具有强吸收的光学线性二向色性，小的各向异性杨氏模量，大的空穴迁移率和中低温下的Seebeck系数。此外，发现Li离子在α-C60 -2D中容易沿着X路径迁移。结果表明，α-C60 -2D的光学、力学、电学和热电性能的各向异性源于C60团簇之间的非对称桥联排列。我们的研究有望在不同领域的单层富勒烯网络的潜在应用。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
A universal law for the pattern evolution of fullerene-based sandwiches
基于富勒烯的三明治已经成为二维纳米材料在电子或储能领域潜在应用的新候选者。最近，实验学家已经观察到由两个石墨烯层夹在中间的富勒烯簇的边界的演变，而在富勒烯层内发现了典型尺寸为30 μ m的真空空间。由于富勒烯簇的模式影响三明治的物理性质，因此了解其结构转变的机制非常重要。在目前的工作中，我们发现，石墨烯/富勒烯/石墨烯三明治结构转换之间的三种配置，这取决于富勒烯石墨烯面积比。分子动力学模拟表明，面积比存在两个临界值。在第一临界面积比为1/π时，富勒烯的形貌由圆形转变为矩形。在没有任何物理参数的情况下，通过比较圆形和矩形富勒烯团簇的几何周长，成功地导出了1/π的临界值。在第二临界面积比下，由于弯曲能和内聚能之间的竞争，包围富勒烯簇的石墨烯层变得分离。根据解析模型预测了真空度为34 Ω，与实验结果吻合较好。这些发现为推动富勒烯三明治结构转变的机制提供了基本见解，这将有助于选择合适的结构和材料，以指导未来电子和储能应用的设计。
2022-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Ionization and electron excitation of fullerene molecules in a carbon nanotube. A variable temperature/voltage transmission electron microscopic study
透射电子显微镜在化学领域的应用越来越受到人们的关注，但它经常受到辐射损伤的困扰。有机物质的损害主要通过电离（辐解）发生。尽管辐解非常重要，但以前对辐解的研究主要是描述性和定性的，缺乏产物结构、电子能量的影响和反应动力学等基本信息。我们需要一个化学定义明确的系统来获得这样的数据，并选择了一个模型作为一个可变的温度和可变电压（VT/VV）的研究二聚的范德华二聚体[60]富勒烯（C60）C120在碳纳米管（CNT）作为研究在原子分辨率的个别反应事件。我们在这里报告的五个反应途径，作为辐射损伤的机械模型的识别。其中两个发生通过样品电离产生的样品的自由基阳离子，和三个涉及单重态或三重态激发态的样品，如由CNT的电子激发，然后由能量转移到样品。通过指前因子和Arrhenius活化能来区分这些途径。原型反应路径是我们在<200 K时看到的自由基阳离子反应，但在>350 K时，激发态反应占主导地位。结果表明，VT/VV动力学分析在辐射损伤研究中的重要性，并指出化学电离和电子激发是辐射损伤不可分割的两种不同的机制，而迄今为止，这两种机制都被松散地归为单一的“电离”。"
2022-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic structure of spheroidal fullerenes
石墨是分层材料的一个例子，可以弯曲形成富勒烯，这在电子纳米器件中有重要应用。轻微椭圆变形的球体的球状几何形状被用作富勒烯的可能方法。我们假设，对于一个小的变形，椭球体的偏心率比1小得多。我们感兴趣的是椭圆变形的富勒烯C70以及C60和它的球形概括，如大C240和C540分子。在接下来的研究中，我们提出了扩展的场论模型来研究球形富勒烯中费米能级附近的电子态。低能电子的波函数服从二维Dirac方程，其中考虑了两种规范通量。我们确切地显示了球形富勒烯的小变形如何引起电子能谱中的精细结构的外观相比，球形的情况。研究了均匀弱磁场对微形变富勒烯分子电子结构的影响。我们发现电子能谱的精细结构对磁场的方向非常敏感。我们发现，指向x方向的磁场不影响第一电子能级，但它会导致第二能级分裂。
2007-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Morphological Evolution of Nickel-Fullerene Thin Film Mixtures
Nuclear Physics Institute of Czech Academy of Science（捷克科学院核物理研究所）；Nagaoka University of Technology（长冈技术科学大学）；University of Messina（墨西拿大学）
研究通过外部刺激调控镍-富勒烯薄膜的形态演变，揭示相分离机制及绝缘行为，为电子器件提供新思路。
2026-02-02 cond-mat.mtrl-sci
BN Doping in the Realm of Two-Dimensional Fullerene Network for Unparalleled Structural, Electronic, Optical, and HER Advancements: A Cutting-Edge DFT Investigation
本研究利用含vdW作用的PBE与HSE密度泛函理论，分析BN掺杂二维富勒烯网络的结构、电子、光学及输运性质，证明单对BN掺杂可调控带隙并实现高温超高电导率。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Leaving the Fullerene Road: Presence and Stability of sp Chains in sp2 Carbon Clusters and Cluster-Assembled Solids
本文报道了用脉冲微等离子体源在超音速膨胀中产生的大碳团簇的生长和结构的实验和理论研究。团簇生长过程中没有明显的热退火会导致无序结构的形成，其中对于大于约90个原子的颗粒，sp2和sp杂化共存。在不同的结构中，我们认识到包裹sp链的sp2封闭网络。这种“坚果壳”的配置可以防止分裂的sp物种沉积后的集群，从而允许形成纳米结构的膜含有carbynoid物种，如拉曼光谱所示。原子模拟证实，所观察到的拉曼光谱的SP/SP2杂化特性的孤立的集群和生存在膜中的签名，并提供有关的SP链的结构的信息。在sp2笼中的内嵌sp链代表了一种新的方式，其中碳纳米结构可能具有潜在的有趣的功能特性。
2005-01-14 cond-mat.mtrl-sci
What is the ground-state structure of intermediate-sized carbon clusters?
碳团簇各种纳米结构相对结构稳定性的综合研究（包括富勒烯、笼、洋葱、二十面体簇、巴基金刚石簇，球形块状终止簇，和具有刻面终止的团簇）在d < 5 nm范围内的半经验方法进行了研究（SCED-LCAO）哈密顿量。结果发现，在这些具有相同直径的纳米结构中，富勒烯仍然是最稳定的结构，相比之下，二十面体簇是其他四价簇的一系列离散n值的基态结构。利用基于SCED LCAO哈密顿量的有限温度分子动力学方法，观察到了从巴基金刚石结构到洋葱结构、笼结构、洋葱结构到笼结构的转变.还发现富勒烯的HOMO-LUMO能隙的尺寸依赖性显示出作为其直径（d）的函数的振荡。这种振荡与富勒烯的对称性有关，并且振荡的幅度似乎随着其尺寸的增加而减小。
2008-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Field emission properties of nano-composite carbon nitride films
采用改进的阴极电弧技术在n+ Si衬底上直接沉积了氮化碳薄膜。透射电子显微镜显示，富勒烯样纳米颗粒簇嵌入在沉积材料中。在真空中从生长的膜的场发射开始于3.8 V/微米的电场强度。当膜在HF：NH 4F溶液中蚀刻10分钟时，阈值场降低至2.6V/微米。讨论了碳纳米颗粒在场发射过程中的作用以及化学刻蚀处理的影响。
1999-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Origin of C$_{60}$ surface reconstruction resolved by atomic force microscopy
C $_{60}$的表面吸附影响其化学和电子性质。许多研究报道了在金属表面上观察到明亮和黑暗的富勒烯，这表明广泛的表面重建，然而，重建的基础机制仍在争论中。在这里，我们报告尖端功能化非接触原子力显微镜（ncAFM）测量，明确揭示了C $_{60}$富勒烯吸附在Cu（111）表面上的三个明确定义的吸附高度，与顶层中空网站，单原子空位和表面纳米孔的理论报告一致。使用单分子分辨率$Δf(z)$测量，我们确定明确的吸附高度特定于每个网站，确认金属表面上的C $_{60}$单层的复杂的空位模型的存在。
2021-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of the sub-ambient gelation and shearing of solutions of P3HT incorporated with a non-fullerene acceptor o-IDTBR towards active layer formation in bulk heterojunction organic solar cells
有机太阳能电池（OSC）含有由共轭聚合物如聚（3-己基噻吩）（P3 HT）和电子受体分子的纳米结构共混物组成的活性层，具有与硅基光伏板竞争的潜力。然而，这一潜力尚未实现，主要是由于相关的生产和稳定性问题。通常用于制造有机太阳能电池的旋涂工艺不能按比例放大。最近，他等人，已经报道了P3 HT与[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PC60 BM）在低于环境温度的条件下的凝胶化可以为有机太阳能电池的加工提供基于连续挤出/涂覆的途径，并且P3 HT/PC60 BM活性层的功率转换效率（PCE）的增加在P3 HT/PC60 BM凝胶的某些剪切和热历史下是可能的。在这里，振荡和稳定的扭转流被用来研究凝胶形成动力学的P3 HT与最近提出的非富勒烯o-IDTBR在亚环境条件下。通过小振幅振荡剪切确定的线性粘弹性材料功能的基础上定义的凝胶强度被观察到的P3 HT和o-IDTBR浓度，所用的溶剂和剪切条件的函数。总体而言，在小振幅振荡剪切过程中，发现淬火至零度以下温度后形成的凝胶是稳定的（线性粘弹性范围），但即使在与稳定扭转流相关的相对低的剪切速率下也会破裂，这表明在P3 HT与小分子受体共混物的凝胶加工过程中使用的剪切条件可以改变凝胶结构并可能影响所得的活性层性能
2020-09-23 cond-mat.mtrl-sci
