Anisotropic magnetoresistance of bulk carbon nanotube sheets
我们已经测量了拉伸的碳纳米管片的磁阻在温度范围从2 K到300 K和磁场高达9 T，取向为垂直或平行于平面的片材。通过制造后拉伸使样品部分对准，使得拉伸方向平行于或垂直于施加的电流的方向。我们已经观察到两个磁场方向下测得的磁阻之间的差异很大，最明显的最低温度，最高场，和横向对齐的样品。用硝酸处理片材会影响这种各向异性。我们分析了弱和强本地化的理论框架内的结果，并得出结论，各向异性承担一个更不寻常的现象，可能是磁致机械应变的标志。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall
First principle study on the transition of electronic, mechanic and piezoelectric property of hexagonal Boron Nitride nanotube
一维纳米结构如纳米线和纳米管由于其结构、电学和磁学性质而引起人们极大的兴趣。本论文采用第一性原理计算方法研究了六方氮化硼纳米管（BNNT）的尺寸效应对电子、力学和压电性能的影响。结果表明，纳米管直径对BNNT的直接带隙有显著的调节作用，当直径从10个增加到16个时，BNNT的直接带隙从3.96eV增加到4.44eV。扶手椅型和锯齿型BNNT均具有较大的弹性模量，在纳米表面工程、摩擦学和纳米制造/纳米织物等领域具有广阔的应用前景。10-zag-BNNT和16-zag-BNNT的压电系数分别为0.084C/m ~ 2和0.13C/m ~ 2，具有很好的压电性，显示出在制造机械电功率发生器方面的良好潜力。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Experimental observation of the curvature-induced asymmetric spin-wave dispersion in hexagonal nanotubes
对弯曲磁性纳米物体的理论和数值研究预测了许多可以被称为磁手性效应的激励效应，这些效应并不源于固有的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用或表面诱导的各向异性。这些手征效应的起源是存在于所有磁性材料中的各向同性交换或偶极-偶极相互作用，但被曲率重整化。在这里，我们实验证明，曲率引起的影响源自偶极-偶极相互作用是直接观察到的测量自旋波传播的磁性纳米管与六角形截面，使用时间分辨扫描透射X射线显微镜。我们表明，色散关系是不对称的波矢量反转时，传播方向是垂直于静态磁化。因此，相同频率的反向传播自旋波表现出不同的波长。六方纳米管具有复杂的色散，这是由于自旋波模式局限于平面或平面之间的极端弯曲区域。实验和微磁学模拟得到的色散关系符合得很好。%的不对称自旋波输运存在于所有模式，促进磁振子应用的六边形纳米管。这些结果表明，自旋波输运在三维空间是可能的，偶极-偶极诱导的磁手征效应是显著的。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled assembly of graphene sheets and nanotubes: fabrication of suspended multi-element all-carbon vibrational structures
我们报告的制造和操作的多元素的振动结构组成的两个石墨烯机械谐振器耦合的纳米管梁。整个建筑都是悬浮的。每个石墨烯谐振器由两个金属电极夹持。该结构是使用电子束光刻和原子力显微镜纳米操纵的组合。这种布局使我们能够以电子方式检测机械振动。所测量的本征模被定位在石墨烯谐振器中的任一个中。通过测量一个石墨烯谐振器的谐振频率的偏移作为另一个谐振器的振动振幅的函数来研究由于纳米管引起的耦合。耦合石墨烯谐振器为非线性动力学、机械状态操纵和量子非破坏测量的研究带来了希望。
2013-10-19 cond-mat.mes-hall
Silver Nanowires on Carbon Nanotube Aerogel Sheets for Flexible, Transparent Electrodes
通过在干纺多壁碳纳米管（MWNT）气凝胶上喷涂银纳米线（AgNWs），制备了透射率可达98%、薄层电阻可达11 Ω/sq的柔性独立透明导电电极（TCEs）。与直觉相反，混合电极的透射率可以随着MWNT气凝胶内AgNW的质量密度增加而增加，然而，最终可实现的透射率取决于MWNT气凝胶的初始透明度。同时，当AgNW沿着MWNT气凝胶形成网状网络时，获得薄层电阻的强烈降低。此外，各向异性降低的方块电阻和极化透射率的AgNWs/MWNTs气凝胶是实现与此方法。最终的AgNW/MWNT混合TCE的透射率和薄层电阻可以通过喷涂机制或通过选择初始MWNT气凝胶密度来微调。因此，根据所需的要求，可以实现具有优化的光电性能的广泛的AgNW/MWNT混合TCE。最后，独立的AgNW/MWNTs混合TCE可以层压到各种各样的基板上，而不需要粘合助剂。
2019-01-18 cond-mat.mes-hall
Pressure coefficients of Raman modes of carbon nanotubes resolved by chirality: Environmental effect on graphene sheet
单壁碳纳米管的机械性能的研究受到阻碍的可用性，只有合奏管的直径范围。可调谐拉曼激发光谱仪可以识别出可识别的管子。在高压下，径向呼吸模式显示出强烈的环境效应，这里显示出在很大程度上与环境的性质无关。对于G模式，压力系数随直径变化与厚壁管模型一致。然而，结果表明，压力系数的环境影响出乎意料的强烈。石墨烯和石墨的数据的重新评估给出G模式Grueuneisen参数γ = 1.34和剪切变形参数β = 1.34。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall
Graphene quantum dots embedded in hexagonal boron nitride sheets
采用第一性原理计算对石墨烯量子点嵌入六方氮化硼单层片中的电子性质进行了研究。密度泛函理论计算表明，量子点的带隙是由B、N和C原子的量子限域效应和π轨道杂化决定的。费米能级附近的能量状态被发现是强烈的本地化内和附近的量子点。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of carbon nanotubes on graphene substrates
碳的同素异形体，包括一维碳纳米管和二维石墨烯片，继续引起人们的注意，作为探测低维电子物理的有前途的平台。最近的研究表明，石墨烯多层膜的电子性质对片层之间的相对取向非常敏感，并且在双层情况下，当接近魔扭角时，表现出强烈的电子相关性。在这里，我们研究的电子性质的碳纳米管沉积在石墨烯片上，通过推导出一个低能量的理论，占旋转和刚性位移的纳米管相对于底层的石墨烯层。我们表明，这种异质结构是由一个几何不变的，周期性或准周期性的哈密顿量，这取决于取向和手性的纳米管。此外，我们发现，即使对于一个消失的扭曲角，刚性位移的纳米管相对于石墨烯基板可以改变其电子结构定性。我们的结果确定了一个有前途的新方向，在低维强关联物理。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall
Carbon nanotubes with atomic impurities on boron nitride sheets under applied electric fields
采用第一性原理计算研究了在外加电场作用下，金属掺杂的（10，0）碳纳米管在六方氮化硼（hBN）片上的结构和电子性质.我们考虑K，Cl和Ni原子作为掺杂剂来研究CNT的电子性质对掺杂极性和浓度的依赖性。电场强度从-0.2 V/cm到+0.2 V/cm变化，以探索外部电场对电子结构的影响。虽然hBN片的电子能带根据场强而改变，但其在价带或导带中的电子状态在所考虑的场强下不触及费米能级。我们的结论是，hBN作为基板不修改的CNT的电子结构，从而导致在设备性能的改善，与基于传统的基板材料，如SiO $_2$的设备相比。
2013-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Application-Driven Synthesis and Characterization of Hexagonal Boron Nitride on Metal and Carbon Nanotube Substrates
在二维材料中，h-BN是独一无二的，具有大的带隙（~6 eV）和高的热导率（>400 W/m/K），在电绝缘体中仅次于金刚石。迄今为止，大多数电子研究都依赖于从大块晶体剥离的h-BN;然而，对于可扩展的应用，该材料必须通过化学气相沉积（CVD）等方法合成。在这里，我们展示了单晶铂和碳纳米管（CNT）衬底上通过CVD合成的单层和少层h-BN，还比较了这些薄膜与沉积在更常用的多晶Pt和Cu生长衬底上的h-BN。在单晶Pt上生长的h-BN膜具有较低的表面粗糙度，并且比来自多晶Pt箔的膜在空间上更均匀，并且我们的电化学转移工艺允许这些昂贵的箔被重复使用而没有可测量的退化。此外，我们证明单层h-BN作为一种保护层，3.33 $\unicode{x212B}$屏障保护二硫化钼在高温下免受损害，并讨论了其他应用程序，利用保形h-BN沉积在各种基板上，在这项工作中展示。
2020-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry- and curvature effects on spin waves in vortex-state hexagonal nanotubes
对弯曲磁性纳米物体的分析和数值研究预测了许多可以被称为磁手征效应的激励效应，这些效应并不源于固有的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用或界面诱导的各向异性。在磁共振成像中，这些手性效应源于各向同性交换或偶极-偶极相互作用，存在于所有磁性材料中，在样品的弯曲几何形状的情况下获得不对称的贡献。结果，例如，圆形磁性纳米管中的自旋波色散变得不对称，即沿着纳米管在相反方向上传播的相同频率的自旋波表现出不同的波长。在这里，使用时间分辨扫描透射X射线显微镜实验，标准的微磁模拟和动态矩阵的方法，我们表明，自旋波谱经历了额外的剧烈变化时，从连续过渡到离散的旋转对称，即从圆形到六边形纳米管，这是更容易制造。多边形形状将模态局部化引入到尖锐的、高度弯曲的拐角和平坦的边缘。此外，由于离散的旋转对称性，从圆管中已知的方位波矢量的模式的简并性质被部分地解除，导致单重态和二重态模式。为了与我们的实验进行比较，我们从数值获得的模式分布计算微波吸收，这表明专用天线设计对于3D纳米结构中的磁振子应用至关重要。据我们所知，这是第一个直接显示三维纳米物体中真实空间自旋波传播的实验。
2021-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effects in the optical properties of SiC sheet and nanotubes
采用从头算多体方法，分别采用GW方法和GW +BSE方法，研究了锯齿形和扶手椅形单壁SiC纳米管（SiC-NTs）以及SiC单晶片的准粒子能带结构和光学性质.通过局域密度近似（LDA）计算，发现GW准粒子对Kohn-Sham带隙的修正大于1.0eV，GW自能修正使SiC片从间接LDA带隙转变为直接带隙。此外，具有不同手性的SiC-NTs的准粒子带隙作为管径的函数表现得非常不同，这可以归因于不同手性纳米管之间的曲率诱导轨道再杂化的差异。计算的光学吸收光谱主要由离散激子峰，由于激子状态与大的结合能高达2.0 eV的SiC片和SiC-NTs。强束缚激子的形成归因于这些低维系统中增强的电子-空穴相互作用。值得注意的是，激子波函数的激发电子振幅被发现在Z字形SiC-NT中的空穴位置（其在C位点上）附近的Si原子上达到峰值，表明通过光激发从阴离子（空穴）到其邻近阳离子的电荷转移。相反，这种明显的峰结构消失在扶手椅型SiC-NTs的激子波函数。此外，在扶手椅型SiC-NTs中，束缚激子波函数更局域化，并且也具有强的圆柱非对称性。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermomechanical properties of a single hexagonal boron nitride sheet
采用原子模拟方法研究了六方氮化硼（h-BN）单原子层的结晶特性。测定了大尺度h-BN片的热致波纹、热容和热晶格膨胀，并与石墨烯（GE）在高达1000 K的温度下的热致波纹、热容和热晶格膨胀进行了比较。通过分析均方高度波动$< h^2>$和高度-高度关联函数$H(q)$，我们发现与石墨烯相比，h-BN片是刚性较小的材料。h-BN的抗弯刚度：i）在室温（300 K）下比GE的抗弯刚度小约16%，并且ii）与GE一样随着温度而增加。h-BN和GE之间的刚度差异导致对外部单轴应力和剪切应力的不相等响应以及不同的屈曲转变。与GE片材相反，h-BN片材的屈曲转变强烈地取决于所施加的压缩的方向。计算得到的摩尔热容、热膨胀系数和Gruneisen参数分别为25.2 J/mol $^{-1}$、7.2 $\times10^{-6}$、K $^{-1}$和0.89。
2013-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-adapted real-space density functional theory for cylindrical geometries: application to large X (X=C, Si, Ge, Sn) nanotubes
我们提出了一个适用于圆柱几何的Kohn-Sham密度泛函理论的实空间公式，并将其应用于大X（X = C，Si，Ge，Sn）纳米管的研究。具体来说，从科恩-沙姆方程构成的所有空间，我们减少了问题的基本域，通过将循环和周期对称性存在的角度和轴向的圆柱体，分别。我们开发了一个高阶有限差分并行实现这一提法，并验证其准确性对既定的平面波和实空间代码。利用这种方法，我们分别研究了X纳米管和Xene片的能带结构和弯曲性质。具体来说，我们首先表明，Z字形和扶手椅X纳米管的半径在1至5纳米的范围内是半导体。特别是，我们发现的带隙相对于所有的纳米管的半径，除了扶手椅和锯齿形III型碳变体，我们发现一个逆二次依赖的一个逆线性依赖。接下来，我们利用循环对称性和均匀弯曲变形之间的联系来计算Xene片在Z字形和扶手椅方向上的弯曲模量。我们发现Kirchhoff-Love型弯曲行为的所有片，石墨烯和锡烯拥有最大和最小的模量，分别。此外，除了石墨烯之外，片材表现出显著的各向异性，沿着扶手椅方向具有较大的弯曲模量。最后，我们证明了所提出的方法具有很好的并行缩放，是非常高效的，使从头计算模拟前所未有的规模的系统具有高度的循环对称性。特别是，我们表明，即使是微米级的纳米管可以模拟适度的计算工作。
2019-09-15 cond-mat.mes-hall
Torsional 'Superplasticity' of Graphyne Nanotubes
石墨烯是由处于sp、sp2和sp3杂化状态的原子形成的平面二维碳同素异形体。拓扑石墨炔纳米管（GNT）可以被认为是圆柱形卷起的石墨炔片，类似地，碳纳米管（CNT）可以被认为是卷起的石墨烯片。由于单键、双键和三键的存在，GNT表现出多孔侧壁，可用于许多不同的应用。在这项工作中，我们通过反应分子动力学模拟研究了GNT在扭转应变下的力学行为。我们的研究结果表明，GNT比CNT更灵活，并表现出“超塑性”，断裂角高达35倍以上的报道，以碳纳米管。这种GNT的“超塑性”行为可以用扭转应变过程中发生的不可逆重建过程（主要与三键有关）来解释。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
Unveiling the atomic structure of single-wall boron nanotubes
尽管最近在合成硼纳米管（BNT）方面取得了成功，但其壁的原子排列尚未确定，并且关于其基本性质的许多问题仍然存在。在这里，我们通过第一性原理分子动力学模拟揭示了BNTs的动力学稳定性。我们发现，独立的，单壁BNT的直径大于0.6 nm的热稳定在实验报告的合成温度为870 $^\circ$ C和更高。热稳定的BNTs的壁被发现具有各种不同的混合三角-六边形的形态。我们的研究结果证实了混合的三角-六方形貌作为原子薄硼的结构范例的重要性。
2014-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large diameter multiwall nanotubes of MgB2: structural aspects and stability of superconducting nanotubular magnesium boride
基于理论研究，我们证明了硼化镁纳米管可以达到与块体MgB 2结构相同的稳定性。然而，大多数稳定的纳米管形式在结构上不是从单层片材的混合三角形-六边形结构基序衍生的，这被认为是所有硼纳米管的2D前体形式。MgB 2多壁纳米管结构是由多层MgB 2板与蜂窝B-网络在六方晶格更稳定。多层MgB 2的从头算研究结果表明，25层的板坯接近散装MgB 2的稳定性。对应的多壁纳米管的临界参数是内径，计算值为~ 32.6nm，与壁数无关。25壁纳米管的外径约为51 nm，末端Mg原子位于纳米管的外表面。MgB 2多壁纳米管（MgB 2 MWNT）的电子能带结构与超导体MgB 2的能带结构特征和拓扑结构相对应。结果表明，准一维MgB_2MWNT超导体是一种稳定的结构，可以合成。
2015-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
First-principles derived force field for h-BN monolayer nanostructures: Applications to sheets, nanotubes and nanotori
本文通过第一性原理自下而上构建了hBN单层经验力场，用于高效模拟其面内与面外力学性质，并推广至纳米管和纳米环的弹性分析。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boron nanotube structure explored by evolutionary computations
在这项工作中，我们探索了单壁硼纳米管的结构与大直径（约21纳米）和广泛的表面原子密度。计算是使用进化的方法结合最近邻模型哈密顿。对于最稳定的纳米管，5-配位硼原子的数量约为形成纳米管的原子总数的$63\%$，而约$11\%$为硼空位。对于小于约0.22的空穴密度，硼纳米管表现出随机分布的六边形空穴，并且比平坦条纹结构和准平坦B $_{36}$簇更稳定。对于较大的空穴密度（$> 0.22$），硼纳米管类似于多孔管状结构，其空穴尺寸取决于硼原子的表面密度。
2022-12-03 cond-mat.mes-hall
Geometrical structure effect on localization length of carbon nanotubes
在紧束缚近似下计算了碳纳米管的局域化长度和态密度。通过与方形晶格管的相应结果进行比较，发现六边形结构对碳纳米管的态密度和局域长度行为有很大影响。
2005-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Eigenmodes and resonance vibrations of 2D nanomembranes -- Graphene and hexagonal boron-nitride
使用全原子模型模拟了悬挂的圆形石墨烯和六方氮化硼（h-BN）膜（位于具有半径为$R$的圆孔的平坦衬底上的单层片）的自然和共振振荡。使用由石墨和h-BN晶体的平坦表面、六方冰、碳化硅6 H-SiC和镍表面（111）形成的衬底。基底的存在导致在板的横向振动的频谱的底部形成间隙。膜的自然振荡的频率（振荡定位在片材的悬挂部分上）总是位于该间隙中，并且振荡的频率随着膜半径的增加而减小，如半径$R_i>0$的非零有效增加的$(R+R_i)^{-2}$。片材动力学的建模已经表明，小的周期性横向位移的基板导致谐振振动的膜的频率接近的本征频率的无节点振动的膜与圆对称。膜的共振振动的能量分布具有圆对称性和多个节圆，节圆的数目$i$与共振频率的数目一致。共振频率随着膜半径的增加而降低，如具有指数$α_i<2$的$(R+R_i)^{α_i}$。膜振动的非谐性导致共振频率降低的速率较低。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall
Effects of noise on hysteresis and resonance width in graphene and nanotubes resonators
我们调查的作用，噪声在滞后动力学的悬浮纳米管或石墨烯片受到振荡力。我们发现，不仅在这些系统中的滞后区的大小，而且位置可以控制的噪声。我们还发现，纳米谐振器作为噪声整流器：通过增加设置中的噪声，在这些系统中的特征峰的谐振宽度减小，因此，品质因数增加。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall
Heat current fluctuations and anomalous transport in low dimensional carbon lattices
采用分子动力学模拟和非平衡重要抽样方法研究了低维碳晶格的热输运。对于碳纳米管和石墨烯片的热传输被发现是异常的，违反傅立叶传导定律与系统尺寸相关的热导率和伴随的非线性温度分布。对于碳纳米管，发现热导率随着纳米管长度的平方根而增加，而对于石墨烯片，发现热导率随着片长度的对数而增加。特定的长度依赖性和非线性温度曲线将碳晶格置于具有非线性晶格模型的普适类中，并表明通过碳纳米结构的热传输更好地由Levy行走而不是简单的扩散来描述。
2019-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Dissipation in graphene and nanotube resonators
研究了石墨烯纳米谐振器中不同的阻尼机制：衬底中的电荷、衬底和石墨烯片中的欧姆损耗、表面键的断裂和愈合（维可牢效应）、两级系统、附着损耗和热弹性损耗。我们发现，对于现实的结构和相反的半导体谐振器，耗散是由石墨烯层和金属栅极的欧姆损耗为主。这项研究的延伸碳纳米管为基础的谐振器。
2007-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Curvature on the Electronic Structure and Bound State Formation in Rolled-up Nanotubes
我们分析了二维电子气卷起成一个纳米管的电子性质的数值和分析技术。电子量子态的性质和能量色散强烈地依赖于纳米管的几何参数：典型的曲率半径和缠绕的数量。曲率的影响导致在最大曲率点附近出现类原子束缚态。对于一个卷成阿基米德螺线的二维薄片，我们发现束缚态的数目等于螺线的圈数。
2010-01-29 cond-mat.mes-hall
Morphological Similarities between Single-walled Nanotubes and Tubelike Structures of Polymers with Strong Adsorption Affinity to Nanowires
在其tubelike阶段，吸附有纳米晶的聚合物表现出很强的结构相似性，从单壁碳（六边形）和硼（三角形）纳米管已知的形态。由于硼/氮化硼管需要一定的无序性以保持稳定性，因此三角形聚合物管提供了与碳管更接近的类似物。通过计算机模拟的两个和三维版本的粗粒度珠弹簧模型的聚合物，我们研究它们的结构特性，并与碳纳米管的结构进行了详细的比较。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Substrate-induced bandgap in graphene on hexagonal boron nitride
我们使用从头算密度泛函计算确定晶格匹配的六方氮化硼（h-BN）衬底上的石墨烯片的电子结构。最稳定的构型是一个碳原子位于硼原子的顶部，另一个位于BN环的中心。由此产生的两个碳位点的不等价性导致在石墨烯的狄拉克点处打开53 meV的间隙，并导致狄拉克费米子的有限质量。BN衬底上的石墨烯片的替代取向产生类似的带隙和质量。由BN表面诱导的带隙可以极大地改善石墨烯基场效应晶体管的室温夹断特性。
2007-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Clocking the anisotropic lattice dynamics of multi-walled carbon nanotubes by four-dimensional ultrafast transmission electron microscopy
四维超快透射电子显微镜（4D-UTEM）的最新进展使得在原子水平上直接可视化材料的结构动力学成为可能。在这里，我们报告我们的发展上的4D-UTEM，可以正常操作的光电发射或电子模式。我们证明了它的能力，以获得序列的快照具有高的空间和时间分辨率的多壁碳纳米管（MWCNTs）的晶格动力学的研究。这项研究提供了一个原子水平上的描述显着的各向异性晶格动力学在皮秒的时间尺度。此外，我们的UTEM测量清楚地表明，可区分的晶格弛豫出现在几皮秒的超快时间尺度上的管内片，然后沿径向的明显的晶格膨胀。多壁碳纳米管中的这些各向异性行为被认为是由多种化学键合引起的，即管状平面之间的弱范德华键合和管状片材中的强共价sp2杂化键合。
2014-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structure of hydrogenated Si nanosheets and nanotubes
利用经验紧束缚模型对氢化硅纳米片和纳米管的能带结构进行了研究。氢化的Si片是具有约2.2eV的间接带隙的半导体。波函数的对称性使我们能够解释能隙的起源。我们预测，对于某些手性，氢化硅纳米管代表了一种新型的半导体，一个共存的直接和间接的差距完全相同的幅度。这一行为不同于为非氢化碳和硅纳米管建立的Hamada规则。比较从头计算。
2011-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on the electronic and transport properties of periodically nitrogen-doped graphene and carbon nanotube superlattices
基于最近关于$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$石墨烯超晶格中存在谷间相互作用的报道，我们利用第一性原理计算研究了周期性氮掺杂石墨烯和碳纳米管纳米结构的电子性质.在这些结构中，氮原子以精确的周期性取代原始六方晶格中六分之一的碳原子，形成石墨烯和碳纳米管的完美$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$超晶格。探索了$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$石墨烯带和碳纳米管的多种纳米结构，并且所有配置都显示出金属和金属行为。利用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论计算了$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$石墨烯和碳纳米管超晶格的输运性质。在一定条件下，原始和$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$扶手椅型碳纳米管异质结构的透射光谱表现出量子化行为。
2017-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of silicon-based nanostructures
我们已经开发了一个统一的紧束缚哈密顿量，可以解释最近提出的硅基纳米结构，即硅石墨烯片和硅纳米管的电子性质。我们考虑的$sp^3s^*$和$sp^{3}$模型的第一和第二最近的邻居，分别。我们的结果表明，这里考虑的Si石墨烯样片是金属或零间隙半导体，并且相应的Si纳米管遵循所谓的Hamada规则[Phys. Rev. Lett. { \bf 68}，1579 1992]。与最近的{ \it ab initio}计算进行了比较。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tomonaga-Luttinger liquids and Coulomb blockade in multiwall carbon nanotubes under pressure
我们报告的宏观多壁纳米管（MWNT）束的压力下的电导显示在温度和电压的幂律，作为对应于网络的散装散装连接Tomonaga-Luttinger液体（LL）。与单个MWNT相反，其中所观察到的幂律归因于库仑阻塞，所测得的末端和本体指数之比约为2.4，只能由LL理论解释。在温度特性的带间分离，它增加由于热人口的导电片未占用的频带。
2006-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effects of initial compression stress on wave propagation in carbon nanotubes
提出了一种研究初始压应力作用下波在单壁和双壁碳纳米管中传播的解析方法。在多层薄壳近似中处理纳米管结构，其中弹性性质被认为是石墨烯片的弹性性质。基于Flugge运动方程推导了控制方程。通过初始压应力和范德华力的影响，给出了单壁和双壁碳纳米管中波传播的频率方程。为了说明初始压应力对波在纳米管中传播的影响，可以基于现有的弹性连续介质模型来分析对称模式。结果表明，波速对压应力敏感，特别是在低频时。
2009-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Armchair carbon nanotube on Pt and hBN/Pt: from strong metallic contact to coherent spin transport regime
本文通过第一性原理研究 Pt(111) 上扶手椅型 (4,4) 碳纳米管的自旋轨道邻近效应，发现插入 hBN 可恢复 Dirac 锥并实现几乎完美的横向自旋极化，为相干自旋输运提供了条件。
2024-09-02 cond-mat.mes-hall
The COMPASS force field: validation for carbon nanoribbons
COMPASS力场已成功应用于大量的材料模拟，包括碳纳米颗粒的结构，电学，热学和机械性能的分析。这个力场已经使用量子力学数据进行了参数化，并基于数百个分子作为训练集，但没有对石墨烯片进行这种分析。本研究的目的是验证COMPASS力场参数能够准确描述石墨烯、石墨烷和氟代石墨烯片的原子振动的频谱。我们表明，COMPASS力场允许以良好的精度描述石墨烷和氟石墨烯片的原子振动的频谱，其蜂窝状六方晶格由sp3杂化形成。另一方面，力场不能很好地描述石墨烯片的频谱，其平面六边形晶格由sp2带形成。在这种情况下，面外振动的频谱与实验数据有很大不同-石墨烯片的弯曲刚度被严重高估。我们提出了修正的力场的平面外和扭转势的参数，可以实现与实验数据的振动频率的重合。经过这样的修正后，COMPASS力场可以用来描述平面石墨烯片和碳纳米管的动力学。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling in curved graphene, fullerenes, nanotubes, and nanotube caps
从紧束缚模型推导出石墨烯中有效自旋轨道相互作用的连续介质模型，该模型包括$π$和$σ$带。我们用微扰理论分析了原子内自旋轨道耦合、曲率和外加电场的综合效应。我们恢复的有效自旋轨道哈密顿最近从凯恩和梅勒的群论参数。我们发现，对于平坦的石墨烯，由于垂直电场${\cal E}$，$Δ_{\cal E} \propto Δ$，其中$Δ$是碳原子内的自旋轨道耦合常数，固有的自旋轨道耦合$\Hi \propto Δ^ 2$和Rashba耦合。此外，我们发现，局部弯曲的石墨烯片诱导额外的自旋轨道耦合项$Δ_{\rm curv} \propto Δ$。对于石墨烯的实际样品中报道的$\cal E$和曲率分布的值，我们发现$\Hi < Δ_{\cal E} \lesssim Δ_{\rm curv}$ .自旋轨道耦合的石墨烯衍生材料，如富勒烯，纳米管，和纳米管帽的影响，也进行了研究。对于富勒烯，只有$\Hi$是重要的。对于纳米管和纳米管帽，$Δ_{\rm curv}$都是几个开尔文的量级。我们再现了已知的外观的间隙和自旋分裂的纳米管的能谱由于自旋轨道耦合。对于纳米管帽，自旋-轨道耦合导致帽处的局域态的自旋分裂，这可以允许自旋依赖的场效应发射。
2006-10-25 cond-mat.mes-hall
Breakdown of continuum elasticity due to electronic effects in gold nanotubes
基于第一性原理计算，发现金纳米管中费米能级附近的平坦能带导致曲率能不再遵循平方反比定律，揭示了电子效应对连续介质弹性理论的破坏。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of electrostatic interactions on Kapitza resistance in hexagonal boron nitride-water interfaces
纳米尺度体系中的静电相互作用会影响传热机理和界面性质。本研究利用分子动力学模拟探讨不同静电作用对六方氮化硼-水系统Kapitza电阻（$R_k$）的影响。六方氮化硼纳米管（hBNNT）-水界面处的Kapitza电阻随着纳米管直径的增加而减小，这是由于单位表面积上的水分子聚集更多。硼和氮化物上部分电荷的增加导致$R_k$的还原。随着部分电荷的增加，观察到hBNNT和水之间的氢键更好，而水分子的结构和顺序保持不变。然而，向水中加入NaCl盐对界面热传递没有任何影响。$R_k$随电解质浓度保持不变，因为离子和hBNNT之间的累积库仑相互作用与水分子相比显著更小。此外，电场强度对界面传热的影响也研究了通过提供均匀的正，负表面电荷的最外层hBN层。$R_k$几乎与所施加的电场的实际范围无关，并且对于极端场强，随着电场的增加而减小，直到发生电冻结现象。水分子朝向带电表面的有序化导致分层效应的增加，从而导致在存在电场的情况下$R_k$的减少。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.chem-ph
Stability of and conduction in single-walled Si$_2$BN nanotubes
我们探讨的可能性和潜在的好处轧制成单壁纳米管（NT）的Si 2BN片。使用密度泛函理论（DFT），我们考虑了结构稳定性和对化学键和导电性质的影响。该结构类似于碳纳米管和六方氮化硼（hBN）纳米管，我们认为扶手椅和锯齿形Si 2BN配置具有不同的直径。这些Si $_2$ BN NTs的稳定性是通过第一性原理分子动力学计算，由excursion形成，声子谱中的虚模的情况下确认。此外，我们发现不同的半导体，从半金属到金属的性质的传导，反映在扶手椅/扶手椅型结构，曲率效应和量子限制的效果的差异。我们提出了详细的表征如何这些属性导致的差异，在这两个成键性质和电子结构
2022-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting enriched carbon nanotube align arrays of tunable density and their electrical transport properties
我们展示了组装的溶液处理的半导体富集（99%）的单壁碳纳米管（s-SWNT）在阵列中具有不同的线密度，通过交流介电电泳和调查详细的电子传输特性的制造设备。我们发现，（i）排列的质量随施加电压的频率而变化，（ii）通过改变溶液的频率和浓度，我们可以控制阵列中s-SWNTs的线密度从1/μm到25 /μm。本文报道的25 s-SWNT / \mum的最大线密度是任何对齐的半导体阵列中最高的。DEP组装的s-SWNT器件提供了研究阵列在直接输运状态下的输运性质的机会。室温电子输运测量表明，随着纳米管密度的增加，器件的迁移率增加，而电流开关比显着降低。对于密集阵列，器件电流密度为16 μA/μm，导通电导为390 μS，薄层电阻为30 kΩ/ \square。这些值是迄今为止报道的任何半导体纳米管阵列的最佳值。
2011-05-04 cond-mat.mes-hall
Understanding double-resonant Raman scattering in chiral carbon nanotubes: Diameter and energy dependence of the $D$ mode
我们提出了一个理论模型来描述双共振散射过程中的任意碳纳米管。我们使用这种方法来研究缺陷引起的$D$模式在CNT和解开的$D$模式的频率上的CNT直径和共振光学跃迁的能量的依赖性。我们的方法是基于六方晶格的对称性和几何考虑，因此，该方法是独立的精确模型，选择来描述电子能带结构或声子色散。我们最后澄清的直径依赖的拉曼模式，在过去的controversible讨论，并证明，根据实验条件，在一般情况下，可以测量两个不同的依赖性。我们还证明了具有任意手性指数的碳纳米管可以在其拉曼光谱中表现出$D$模式，与以前的基于手性的论点相反。此外，我们给出了一个直接量化的曲率诱导的声子频率校正的$D$模式的碳纳米管相对于石墨。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of resonant tunneling in bilayer-graphene/hexagonal-boron-nitride heterostructures
本文提出了一种计算双层石墨烯之间垂直隧穿电流的理论，该双层石墨烯被一层薄的六方氮化硼绝缘层隔开，忽略了多体效应。结果使用的物理参数，使比较的理论与最近报道的实验结果。所观察到的共振隧穿和负微分电阻的电流-电压特性的静电诱导的带隙，栅极电压调制，带边附近的状态密度，和共振与上子带的条款解释。这些观察结果进行比较，从类似的异质结构与单层石墨烯形成的。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall
Interplay of Aharonov-Bohm, chirality, and aspect ratio effects in the axial conductance of a nanotube
沿着纳米管的轴向施加的磁通量可以抵消管手性的影响并显著地影响其电导，从而导致确定纳米管的手性的方法。所施加的通量的效果在长管极限中是最强的，其中电导是（i）位于通量的整数（以通量量子为单位）值处的尖锐的$4e^{2}/h$高度峰的序列（对于扶手椅管）或（ii）手性管的$2e^{2}/h$高度峰对的周期性序列，其中间距由手性确定。在短管极限中，电导呈现给出未掺杂石墨烯片的普遍电导率的值，其中通量中具有周期性的小幅度调制。
2012-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sublattice Segregation of Hydrogen Adsorbates in Carbon Nanotubes
最近的实验观察已经报道，氮原子可能更倾向于位于石墨烯的两个子晶格之一上，而不是随机分布。已经提出，这种偏好可以提供一种可能的途径来定制石墨烯的带隙，同时保持其优异的电子传输特性。在所提出的解释这种效应的机制中，有人认为石墨烯的传导电子介导的长程杂质间相互作用可能会导致亚晶格占据之间的不对称性。已知电子介导的相互作用不仅在N原子之间普遍存在，而且在吸附到六方结构内的特定位置（即碳原子的顶部）的杂质之间普遍存在。此外，这种相互作用是已知的，以成为更长的范围作为系统的维数降低。因此，在本文中，我们研究了在掺杂氢原子的金属碳纳米管的情况下是否出现类似的亚晶格不对称性。我们的研究结果表明，类似的亚晶格不对称性是可观察到的，甚至更明显的小直径碳纳米管与稀释浓度的吸附物，随着直径或杂质浓度的增加而减少。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall
Plasmon losses due to electron-phonon scattering: the case of graphene encapsulated in hexagonal Boron Nitride
封装在六方氮化硼（hBN）板之间的石墨烯片由于来自诸如库仑杂质和波纹的非本征无序源的非常有限的散射而显示出极好的电子性质。因此，这些样品有望成为在宽光谱范围内高度可调谐的低损耗等离子体激元的理想平台。在这篇文章中，我们提出了一个理论的集体电子密度振荡的石墨烯片封装在两个hBN半无限板（hBN/G/hBN）。石墨烯等离子体激元与hBN光学声子杂交，形成混合等离子体激元-声子（HPP）模式。我们专注于这些模式对石墨烯的声学声子和hBN光学声子的散射，预计在hBN/G/hBN堆叠中发挥关键作用的两个散射源。我们发现，在室温下，对石墨烯的声学声子的散射是hBN/G/hBN堆叠的主要限制因素，产生$50$-$60$的顺序的混合等离子体-声子模式的理论逆阻尼比，具有对载流子密度的弱依赖性和对照明频率的强依赖性。我们证实，等离子体激元的寿命是不直接相关的流动性：事实上，它可以是反相关的。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Four-dimensional Vibrational Spectroscopy for Nanoscale Mapping of Phonon Dispersion in BN Nanotubes
直接测量单个纳米结构中的局部声子色散可以极大地促进我们对其电学、热学和力学性质的理解。然而，这样的实验测量需要极高的探测灵敏度和组合的空间，能量和动量分辨率，因此一直是难以捉摸的。在这里，我们开发了一种基于单色扫描透射电子显微镜（STEM）的四维电子能量损失谱（4D-EELS）技术，并提出了在单个氮化硼纳米管（BNNT）的位置依赖的声子色散测量。我们的测量结果表明，多壁BNNT晶体的非折叠声子色散与六方氮化硼（h-BN）晶体接近，表明层间耦合和弯曲的几何形状对声子色散没有实质性的影响。我们还发现，声学声子是非常敏感的动量相关的缺陷散射，而光学声子是不太敏感。这项工作不仅提供了有益的见解BNNT的振动特性，但也展示了发展的4D-EELS技术在纳米声子色散测量的巨大前景。
2020-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Octagonal Family of Monolayers, Bulk and Nanotubes
最近出现了一类新的四边形对称的二维八边形单分子层（o-ML），需要在基础水平上进行理解。计算设计了金属氮化物和碳化物族（BN、AlN、GAN、GeC、SiC）以及C和BP的o-ML，并研究了它们的稳定性和电子结构。这些二进制o-ML显示混合离子和共价键与杂化的p态占主导地位的费米能级周围的电子结构。已经利用o-C和o-BN的几何和结构相似性来形成从金属相到绝缘相的图案化混合o-ML。Z字形弯曲的o-ML的堆叠产生稳定的体心四元体（bct）-体相，其适用于来自IV、III-V和II-VI族的大多数材料。与六方（h）-ML的轧制不同，o-BN和o-C块体的垂直切割块或O形环的堆叠提供了形成非常薄的O形纳米管（o-NT）的合理方式。以八边形图案形成的受限和散装结构对于理解基础科学和技术应用具有根本重要性。
2020-02-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechano-switching devices from carbon wire-carbon nanotube junctions
众所周知的导电分子线，如累积多烯或聚炔，提供了用于互连分子电子电路的模型。在最近的实验中，观察到碳线桥接二维电极-石墨烯片-的出现[PRL 102，205501（2009）]，从而证明了产生累积多烯的机械方式。在这项工作中，我们研究的结构和电导性能的碳纳米管（CNT）之间的不同手性（锯齿形和扶手椅），以及相应的电导变化后拉伸悬浮。我们发现桥接CNT的碳线的几何结构类似于在石墨烯电极之间获得的碳线中实验观察到的结构。我们显示了通过改变碳丝和CNT之间的桥接位点而不破坏丝来调制电导的能力。通过cumulene线拉伸/伸长与CNT结的稳定性一起观察到的电流调制使其成为分子纳米电子学的机械开关器件的有前途的候选者。
2013-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
