Temperature Evolution of Quasi-one-dimensional C60 Nanostructures on Rippled Graphene
我们报道了在波纹石墨烯上制备新型一维C60纳米结构。通过仔细控制波纹石墨烯的线性周期电位和C60表面迁移率之间的微妙平衡，我们证明了C60分子可以排列成宽度为2到3个分子的一维C60链结构。在较高的退火温度下，一维链状结构转变为更紧凑的六方密排准一维条状结构。首次在石墨烯上实现一维C60结构的实验可能为制造新的C60/石墨烯混合结构铺平道路，用于未来电子学，自旋电子学和量子信息的应用。
2015-05-06 cond-mat.mes-hall
Lattice thermal conductivity of graphene nanostructures
利用非平衡分子动力学研究了热梯度作用下石墨烯纳米带和纳米环中原子晶格振动引起的热流。我们考虑了宽范围的温度，纳米尺度的宽度高达6 nm和适度的边缘无序的影响。我们发现，窄的石墨烯纳米环可以有效地抑制晶格热导率在低温下（~ 100 K），相比相同宽度的纳米带。值得注意的是，粗糙的边缘似乎没有通过石墨烯纳米环晶格能量传输的影响很大，而纳米带似乎更受缺陷。此外，我们证明了氢饱和的边缘的影响可以忽略不计，在这些石墨烯纳米结构。
2017-11-05 cond-mat.mes-hall
Imaging Localized States in Graphene Nanostructures
具有空间分辨率的探测技术有可能导致更好地理解微观物理过程和操纵纳米结构的新途径。我们提出了一个石墨烯量子点，它是耦合到源极和漏极通过两个收缩的扫描门图像。我们的图像和定位的量子点在库仑阻塞制度的电导共振，以及在实空间中的压缩局域态的共振。
2010-05-12 cond-mat.mes-hall
Tailoring energy landscape of graphene nanostructures on graphene and realizing atomically precise graphene origami using tilt grain boundaries
在二维范德华材料中，相邻层之间的相对扭转角不仅控制了它们的电子性质，而且决定了它们的堆叠能。这种效应使得更容易实现vdWs材料的能量有利的配置，例如双层石墨烯的Bernal堆叠结构。在这里，我们证明了我们可以可控地定制石墨烯纳米结构在石墨烯上的粘附能量景观，并通过使用一维倾斜晶界（GB）来稳定具有可调扭转角的系统。具有由倾斜GB分开的不同堆叠级的面积比被连续地调谐，这提供了新的自由度来定制系统的能量景观。由于倾斜GB分隔的不同堆叠顺序，我们可以沿着一维边界精确地重复折叠和展开石墨烯纳米结构，展示了实现原子级精确石墨烯折纸的能力。
2021-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Indirect interaction in graphene nanostructures
本文分析了薄片和石墨烯环中局域杂质间的间接相互作用形式。我们计算这一特性的框架内的紧束缚模型的有限的纳米碳系统的周期性边界条件。发现石墨烯样品内部的杂质位置上的键值的显著依赖性，这是由于量子尺寸效应。还研究了薄片尺寸对间接相互作用常数的影响。
2017-11-13 cond-mat.mes-hall
Quantum confined electronic states in atomically well-defined graphene nanostructures
尽管人们对石墨烯的性质和石墨烯纳米结构在电子应用中的潜力有着巨大的兴趣，但在原子上定义良好的石墨烯纳米结构中的量子受限态的研究仍然是一个实验挑战。在这里，我们研究了石墨烯量子点（GQD）与锯齿形方向的明确的边缘，通过化学气相沉积（CVD）生长在铱（111）衬底上，通过低温扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）。我们测量了单个GQD的原子结构和局域态密度（LDOS），作为它们的尺寸和形状的函数，范围从几纳米到大约100纳米。20纳米。结果可以用相对论波动方程和原子紧束缚计算进行定量模拟。观察到的状态类似于教科书中“盒子中的粒子”问题应用于相对论性无质量费米子的解决方案。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall
Coulomb oscillations in three-layer graphene nanostructures
我们提出了一个可调的三层石墨烯单电子晶体管（SET）的传输测量。该器件由蚀刻的三层石墨烯薄片组成，具有将岛与源极和漏极接触分开的两个狭窄收缩。三个横向石墨烯栅极用于静电调谐装置。一个单独的三层石墨烯收缩已分别研究显示附近的电荷中性点的传输间隙。石墨烯隧穿势垒显示出强烈的非单调耦合作为门电压的函数，表明在收缩中存在局域态。我们展示了库仑振荡和库仑金刚石测量，证明了石墨烯SET的功能。提取$\approx 0.6$ meV的充电能量。
2008-06-09 cond-mat.mes-hall
Ab initio investigation of optical properties in triangular graphene - boron nitride core-shell nanostructures
采用密度泛函理论计算了具有三角形截面的原子级核壳结构石墨烯-氮化硼纳米片的光学性质。光学性质可以通过使用不同尺寸和比例的核-壳材料来调节。指出了非偏振光在不同光矢方向上的吸收所表现出的各向异性效应。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable valley currents, non-local resistances and valley accumulation in bilayer graphene nanostructures
利用线性响应区的输运理论Büttiker-Landauer公式，计算了反转对称性破缺的双层石墨烯纳米结构的谷电流和非局域电阻.结果表明，当费米能处于狄拉克点附近时，双层石墨烯纳米结构中的反转对称性破缺导致非局域四端电阻显著增强，谷电流比传统电流强数倍.研究了在费米能量为零时，局域电阻和非局域电阻随栅电压变化的比例关系，发现满足幂律。研究了四端双层石墨烯纳米结构中存在反转对称破缺时的谷速度场和谷积累。谷速度和非局部电阻被发现与所施加的栅极电压不同的规模。单位细胞平均谷积累被发现表现出一个偶极的空间分布一致的积累所产生的谷电流。我们定义并计算{ \em谷电容}，其表征谷累积响应于施加到纳米结构的接触的电压。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Strain engineering of ferromagnetic-graphene-ferroelectric nanostructures
我们计算了几乎未开发的纳米结构“高温铁磁绝缘体/石墨烯/铁电膜”中的自旋极化电导，特别注意应变多轴铁电膜中电极化的强度旋转的影响。极化矢量的旋转和大小由失配应变控制。我们提出了一个唯象模型，该模型考虑了由于铁磁绝缘体的接近而导致的狄拉克点的偏移，并使用Landauer公式来计算石墨烯通道的电导率。我们推导出的解析表达式表明，应变相关的铁电极化对石墨烯中二维载流子浓度和费米能级具有自洽的控制作用。我们证明了现实的机会，以控制石墨烯的自旋极化电导的失配应变（“应变工程”）在室温和更高的温度下的纳米结构CoFeO 4/石墨烯/PZT和Y3 Fe 5 O 12/石墨烯/PZT。所获得的结果为铁磁/石墨烯/铁电纳米结构作为非挥发性自旋过滤器和自旋阀的应用开辟了可能性。
2020-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge State Magnetism of Single Layer Graphene Nanostructures
我们使用哈伯德模型的平均场论研究了石墨烯纳米结构的边态磁性。我们研究了石墨烯锯齿形边缘的磁性如何受到其他类型的终止边缘和缺陷的影响。通过对规则形状（如多边形纳米点和纳米带）和不规则形状的详细研究，我们得出结论，锯齿形边缘的磁性非常强大。我们的计算表明，长度超过三到四个重复单元的锯齿形边缘总是磁性的，而不管其他边缘，规则或不规则。因此，我们清楚地表明，石墨烯纳米结构的边界边缘的边缘不规则性和缺陷不会破坏边缘状态磁性。
2008-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hyperfine Interactions in Graphene and Related Carbon Nanostructures
研究了石墨烯及相关碳纳米结构中的超精细相互作用，即电子自旋与原子核自旋之间的磁相互作用。通过对石墨烯碎片精确的第一性原理计算和统计分析相结合，我表明，各向同性和偶极超精细相互作用可以准确地描述在本地电子自旋分布和原子结构。一套完整的参数描述的超精细相互作用的C-13和其他核自旋在替代杂质和边缘终端的确定。
2007-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically-Precise, Custom-Design Origami Graphene Nanostructures
原子级精确的碳纳米结构的构建为开发用于科学研究和纳米技术应用的新型材料带来了希望。在这里，我们表明，石墨烯折纸是一种有效的方式将石墨烯转化为原子精确，复杂和新颖的纳米结构。通过扫描隧道显微镜操作，在低温下，我们反复折叠和展开石墨烯纳米岛（GNIs）沿任意选择的方向。形成双层石墨烯堆叠，其特征在于可调的扭转角和层之间的管状边缘连接。折叠单晶GNI产生具有特定手性和类似于碳纳米管的一维电子特征的管状边缘，而折叠双晶GNI产生定义明确的分子内结。折纸结构模型和电子能带结构计算，以补充分析的实验结果。本发明的原子精确的石墨烯折纸提供了一个平台，用于构建具有工程量子特性的新型碳纳米结构，并最终构建量子机器。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear atom-plasmon interactions enabled by nanostructured graphene
电可调石墨烯等离子体有望实现与共振量子发射器的强光-物质相互作用。然而，石墨烯中的等离子体共振通常限于红外频率，低于鲁棒量子光源和许多生物学上感兴趣的分子中的光学激发的频率。在这里，我们建议利用纳米结构石墨烯的等离子体辅助的非线性光学响应所产生的近场与在近红外操作的邻近量子发射器共振耦合。我们发现，石墨烯纳米盘产生的非线性近场可以强烈激发和相干控制量子态在二能级和三能级原子系统时，其等离子体共振的三次谐波被调谐到一个特定的电子跃迁。在本方案中，发射体和等离子体共振是非简并的，避免了自发发射的强烈增强。我们设想的非线性等离子体激元耦合方案在传感和时间量子控制的潜在应用。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Edge effect on resistance scaling rules in graphene nanostructures
我们报道了石墨烯纳米颗粒和石墨烯片（单层和双层）中边缘效应对室温输运的实验研究。通过测量低和高载流子密度下的电阻标度行为，我们发现单层纳米带的输运处于强局域化状态，这可以归因于边缘效应。我们发现，这种边缘效应可以通过增加宽度、降低载流子浓度或增加一层附加层来减弱。从石墨烯纳米颗粒到石墨烯片，数据显示出可能由于边缘效应的急剧变化而导致的输运机制的维度交叉。
2011-02-14 cond-mat.mes-hall
Strain engineered graphene using a nanostructured substrate: II Pseudo-magnetic fields
采用原子模拟方法研究了沉积在纳米结构基底上的石墨烯中应变诱导的赝磁场。台阶、细长沟槽、一维势垒、球形气泡、高斯凸点和高斯凹陷被认为是石墨烯的支撑结构。从所获得的最佳配置，我们发现非常强的诱导伪磁场，可以达到高达$\sim$ 1000\，T由于在支撑的石墨烯中的应变诱导变形。通过调整衬底的图案，发现具有可控几何形状的不同磁约束。计算了台阶、势垒和沟槽顶部石墨烯的感应磁场。与台阶和沟槽相反，在势垒顶部上的石墨烯的中间部分具有零伪磁场。该研究为通过纳米结构化基底在石墨烯中设计磁性结构提供了理论背景。我们发现，改变径向对称的变形，改变六重对称的感应伪磁场。
2012-04-28 cond-mat.mes-hall
Mid-infrared plasmons in scaled graphene nanostructures
等离子体激元利用电子对电磁波的集体响应，使光学器件的缩放超过衍射极限。在这里，我们展示了深度缩放的石墨烯纳米结构中的中红外（4至15微米）等离子体激元，其波长低至50 nm，比自由空间中的共振光波长小100倍以上。我们揭示，第一次，石墨烯等离子体激元通过其固有的光学声子和散射的边缘的关键阻尼通道。当允许通过光学声子的发射进行阻尼时，观察到20飞秒和更小的等离子体激元寿命。此外，与非极性类金刚石碳（DLC）基板相比，石墨烯纳米结构下方的SiO2基板中的表面极性声子导致显著改性的等离子体激元分散和阻尼。当等离子体共振频率接近极性声子频率时，实现了大大降低的阻尼。我们的研究为石墨烯在从亚太赫兹到中红外前所未有的宽波长范围内的等离子体波导，调制器和探测器中的应用铺平了道路。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall
Nanostructures in suspended mono- and bilayer epitaxial graphene
悬浮石墨烯膜是一种特殊的结构，在纳米力学、热传输和光电子学中具有重要的应用。到目前为止，常用的几何形状仍然非常简单，并且仅限于微尺度。我们建议在这里克服这个问题，使纳米结构在悬浮外延双层石墨烯大规模和各种各样的几何形状。我们还展示了一种新的SiC-石墨烯混合薄膜，具有令人印象深刻的鲁棒性。由于悬浮石墨烯膜的力学和热耗散与其自身的几何形状密切相关，因此我们还专注于热传输和应变工程实验。显微拉曼光谱映射成功地进行了各种几何形状的内在特性测量在纳米级。我们对石墨烯几何形状的工程设计允许减少热传输，释放和调节我们结构中的应变。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall
Spin transport in graphene nanostructures
石墨烯是自旋电子学的一种有趣材料，即使在室温下也显示出长的自旋弛豫长度。对于未来的自旋电子器件，重要的是要了解自旋的行为和限制自旋输运的结构中的尺寸小于自旋弛豫长度。然而，石墨烯纳米结构中的自旋注入和输运的研究是高度未开发的。在这里，我们研究了尺寸小于自旋弛豫长度的纳米结构石墨烯中的自旋注入和弛豫。对于石墨烯纳米岛，其中的边缘长度与面积的比率是远远高于标准设备，我们表明，在边缘增强自旋翻转过程似乎并没有发挥主要作用的自旋弛豫。另一方面，接触诱导的自旋弛豫对这些低维结构具有更显著的影响。通过研究通过石墨烯量子点的非局域自旋输运，我们观察到所获得的自旋弛豫值由连接的石墨烯岛而不是由量子点本身决定。使用一个简单的模型，我们认为，未来的非本地汉勒进动测量可以获得一个更显着的值的自旋弛豫时间的量子点通过使用高自旋极化接触结合低隧穿率。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall
Quantum coherent control of linear and nonlinear thermoelectricity on graphene nanostructure heat engines
本研究针对石墨烯纳米结构热机，结合密度泛函紧束缚计算，证明调控弯曲角和局域栅压可抑制晶格热输运并在线性及非线性区域提升效率与输出功率。
2024-01-15 cond-mat.mes-hall
Spin-controlled superconductivity and tunable triplet correlations in graphene nanostructures
我们通过微观自洽的Dirac Bogoliubov-de Gennes方法研究了石墨烯铁磁体/超导体/铁磁体（F/S/F）纳米结构。我们表明，作为邻近效应的结果，实验上可访问的自旋开关现象可以发生作为一个调谐的费米能级$μ_F$的F区或改变交换场取向之间的角度$θ$。然后可以通过改变$θ$或$μ_F$（自旋控制的超导石墨烯开关）来打开和关闭超导性。通过调节$μ_F$可以控制S中诱导的等自旋三重态关联，从而有效地制造基于石墨烯的二维自旋三重态阀。
2013-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Potential Energy Landscape for hot electrons in periodically nanostructured graphene
我们探索了在Ru（0001）上外延生长的石墨烯的未占据电子态的空间变化，并观察到三个意想不到的特征：第一个石墨烯图像状态在能量上分裂，与所有其他图像状态不同，分裂状态不遵循局部功函数调制，并且在表面的某些区域上出现+3 eV的新界面状态。这些结果表明，该系统表现为自组织的量子点周期性阵列。
2010-04-05 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent electronic lenses based on hybrid graphene nanostructures
我们研究了石墨烯/铁磁绝缘体混合器件中的电子输运。该系统包括一个扶手椅型石墨烯纳米管与透镜形的EuO铁磁绝缘体层沉积在它的顶部。当该设备支持大量的传播模式，电子与铁磁绝缘体的磁性离子的邻近交换相互作用的结果在电子被空间定位在不同的点取决于他们的自旋。我们发现，自旋相关的电子聚焦是稳健的中度边缘无序。通过将第三触点放置在适当的位置，可以产生自旋极化的电流。这打开了利用这些效应来制造极化电子的可调谐源的可能性。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Tailoring interfacial nanostructures at graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
二维（2D）范德华（vdWs）材料与非二维材料的集成以实现混合维异质结构具有创造现有材料无法达到的功能器件的潜力，并且长期以来一直是材料科学界的追求。在这里，我们报告了单层/双层过渡金属二硫属化物（TMD）纳米结构的图案化与纳米精度，可调的尺寸和网站在石墨烯/TMD异质结构的界面。我们的实验表明，TMD纳米结构可以创建在选定的位置的接口使用扫描隧道显微镜光刻，更重要的是，界面的TMD纳米结构的尺寸可以调整与纳米级的精确合并相邻的TMD纳米结构或通过进一步的剪裁。明确观察到从体TMD中的六方相到界面纳米结构中的单斜相的结构相变，这在石墨烯上局部引入了定义明确的静电势。这些结果不仅使高质量的图案化pn结的vdWs异质结构的创建，但也提供了一个新的路线，实现定制设计的混合维异质结构。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear thermoplasmonics in graphene nanostructures
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；POLIMA—Center for Polariton-driven Light–Matter Interactions, University of Southern Denmark（POLIMA—南丹麦大学极化激元光与物质相互作用中心）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（南丹麦大学丹麦高级研究院）
研究通过光热激发在石墨烯纳米结构中实现非线性等离子体现象，避免了侵入性电学门控和高掺杂水平。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multiparticle equations for interacting Dirac Fermions in graphene nanostructures
我们在Hartree-Fock近似下研究了石墨烯中准粒子的能量。准粒子通过非均匀磁场被约束，并通过库仑势相互作用。我们表明，相关的功能有一个极小值，并确定在这样的石墨烯量子点的N粒子问题的稳定性条件。
2010-05-05 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Electrical spin manipulation in graphene nanostructures
我们提出了一种机制，以驱动单重态-三重态自旋跃迁电，在一个广泛的类的石墨烯纳米结构，目前对间隙零模式，本地化在相对的亚晶格。实例是具有短锯齿形边缘的矩形纳米石墨烯、具有拓扑间隙状态的扶手椅带异质结和具有sp $^3$官能化的石墨烯岛。零模的杂化和库仑排斥之间的相互作用导致有利于单重态基态的对称交换相互作用。向石墨烯纳米结构施加离面电场产生额外的Rashba自旋轨道耦合，这导致混合$S=0$和$S=1$流形的反对称交换相互作用。我们表明，调制的时间无论是离面电场或所施加的磁场允许进行电驱动的自旋共振在一个系统中具有很长的自旋弛豫时间。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-Tunable Optical Nonlinearities and Extinction in Graphene/LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Nanostructures
原始的未掺杂石墨烯在电磁波谱的可见光至近红外（VIS-NIR）区域内具有2.3%的恒定吸收。在某些条件下，例如纳米结构和强门控，石墨烯可以与VIS-NIR光更稳健地相互作用，并表现出大的非线性光学响应。在这里，我们探索石墨烯/LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$纳米结构的光学性质，其中在LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面处形成的纳米结使得能够在~10 nm的尺度上将大（~10 $^8$ V/m）电场施加到石墨烯。在用超快VIS-NIR光照射时，石墨烯/LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$纳米结构产生宽带THz发射以及和频生成（SFG）响应。在VIS-NIR和SFG区域都观察到强光谱尖锐、门可调的消光特性（>99.99%），同时非线性响应显著增强。所观察到的门可调谐的强石墨烯-光相互作用和非线性光学响应具有根本意义，并且为基于石墨烯的光学器件的未来开发开辟了道路。
2019-12-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Emergence of magnetism in graphene materials and nanostructures
基于碳的磁性材料和纳米结构为自旋电子学等未来技术应用提供了独特的机会。本文综述了石墨烯衍生的系统，其中磁相关性由于尺寸减小、无序和其他可能的情况而出现。特别是，零维石墨烯纳米碎片，一维石墨烯纳米带，以及石墨烯和石墨中的缺陷诱导磁性都被覆盖。在这些系统中出现的磁性的可能的物理机制的说明与计算的例子的帮助下，基于简单的模型哈密顿。此外，这篇评论还包括自旋输运性质，石墨烯基自旋电子器件的设计，有限温度下的磁有序以及最新的实验成果。
2010-04-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport in graphene nanostructures with spatially modulated gap and potential
我们研究了石墨烯纳米结构的输运性质的交替板的无间隙和有间隙的石墨烯在存在分段恒定的外部电位等于零的无间隙区域。研究了单、双势垒结构和超晶格中的透射。结果表明，任何n势垒结构在一定条件下都是完全透明的，这些条件定义了在超晶格中产生的新狄拉克点的位置。电导和散粒噪声以及计算和研究所考虑的石墨烯系统。在一般情况下，间隙石墨烯分数的存在导致电导的降低和Fano因子的增加。对于由带隙石墨烯形成并由长且高掺杂区域分隔的两个势垒，Fano因子上升至0.5，而类似的无带隙结构的Fano因子接近0.25。类似于无间隙的石墨烯超晶格，每个新狄拉克点的产生都表现为电导率共振和法诺因子的狭窄下降。然而，在超晶格中的势皇区域中的间隙石墨烯内含物导致与典型的用于无间隙超晶格的伪扩散行为（F = 1/3）相比，Fano因子对势高的更复杂的依赖性。
2014-04-04 cond-mat.mes-hall
Spin-resolved scattering through spin-orbit nanostructures in graphene
我们解决了通过石墨烯中的自旋轨道纳米结构的自旋分辨散射的问题，即，纳米尺度上的非均匀自旋轨道耦合区域。我们讨论了自旋双折射现象及其对自旋极化的影响。具体来说，我们研究了正常区域和有限自旋轨道耦合区域之间的单界面和双界面的传输特性，并分析了这些系统的偏振特性。此外，对于单界面的情况下，我们确定了两个区域之间的边界处的边缘态的频谱，并研究了它们的性质。
2010-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Plasmonics of magnetic and topological graphene-based nanostructures
石墨烯是研究等离子体激元基本极限的独特材料。除了最终的单层厚度之外，其载流子浓度可以通过化学掺杂或施加电场来调节。以这种方式，石墨烯的电动力学性质可以从高导电性变化到介电性。石墨烯在从太赫兹到中红外频率的宽光谱范围内支持强烈受限的传播表面等离子体激元（SPP）。它还具有强的磁光响应，因此提供了互补的架构，以传统的磁等离子体的基础上磁光活性金属或铌酸锂。尽管有大量的评论文章致力于石墨烯的等离子体特性和应用，很少有人知道石墨烯的磁等离子体和拓扑效应在石墨烯基纳米结构，这是本文的主要主题。我们讨论了几种策略，以提高拓扑结构不同的封闭表面景观，即石墨烯纳米管，圆柱形纳米腔和环形纳米结构的等离子体效应。综述了手征亚结构上的强非对称SPP传输现象以及结构拓扑指数与等离子体拓扑指数之间的基本关系。
2017-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlocal Electromagnetic Response of Graphene Nanostructures
石墨烯的非局域电磁效应源于其自然色散的介电响应。我们提出了半解析解的非局部麦克斯韦方程的石墨烯纳米带阵列的功能约100 nm，我们发现显着偏离其本地响应。有趣的是，平行于带状物的光偏振的非局部校正更强，这表现为Drude峰的额外加宽。对于垂直极化的情况，非局域效应导致等离子体激元峰的蓝移。这些表现提供了一个物理措施的非局部效应，我们量化其依赖于带宽度，掺杂和波长。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Phononics in Low-Dimensions: Engineering Phonons in Nanostructures and Graphene
声子-晶格振动的量子-在材料中的所有电，热和光学现象中显示自己。纳米结构为调整声子能谱和特定应用材料的相关性质提供了令人兴奋的机会。随着石墨烯和二维范德华材料的出现，声子输运和声子相互作用的受控修改（称为声子工程或声子学）的可能性进一步增加。我们描述了用于调谐的声子谱和控制的低维材料通过带状边缘，晶界，同位素组成，缺陷浓度，和原子平面取向的热性能的方法。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reconfigurable edge-state engineering in graphene using LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ nanostructures
石墨烯的性质敏感地取决于相对于电荷中性点（CNP）的掺杂。调谐CNP通常需要电选通或化学掺杂。在这里，我们描述了一种技术，以可逆地控制纳米级精度的石墨烯中的CNP，利用LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（LAO/STO）异质结构和导电原子力显微镜（c-AFM）光刻。LAO/STO界面的局部电子密度和所得电导率可以用导电AFM针尖图案化，并放置在有源石墨烯器件的两纳米内。近端LAO/STO纳米结构使石墨烯CNP的位置移动~ $10^{12}$ cm $^{-2}$，并且也是可门控的。在这里，我们利用这种效应在石墨烯中创建可重构的边缘态，并利用量子霍尔效应对其进行探测。在$h/e^2$和$h/3e^2$的量化电阻平台中观察到的分裂霍尔器件，证明沿c-AFM写入的边缘，这取决于两个磁场和电流方向的极性的边缘运输。这种技术可以很容易地扩展到其他设备的几何形状。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Electric control of spin orbit coupling in graphene-based nanostructures with broken rotational symmetry
光的自旋和角动量是纳米光子学中重要的自由度，它们控制着光的传播、光力和信息编码。通常，使用q板或空间光调制器来生成光学角动量。在这里，我们表明，石墨烯支撑的等离子体纳米结构与破缺的旋转对称性提供了一个令人惊讶的自旋轨道角动量转换，这可以通过改变石墨烯的电化学电位连续控制。在圆偏振平面波的共振照射下，石墨烯片上的氧化铟锡纳米颗粒的多边形阵列产生携带电可调轨道角动量的散射场。这种独特的光子自旋轨道耦合是由于石墨烯等离子体激元和纳米颗粒的局部表面等离子体激元的强耦合而发生的，并且导致石墨烯等离子体激元的受控定向激发。可调谐的自旋轨道转换为光通信中的高速率信息编码、光镊中的电动转向功能以及更高维纠缠光子态的纳米布线铺平了道路。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Control of the Radiative Heat Transfer in a Pair of Rotating Nanostructures
本文在涨落电动力学框架下研究一对旋转纳米结构中的能量与角动量同时传递，证明旋转可使近场辐射热传递增强、减弱甚至反转，揭示了旋转带来的非直观热传递现象。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Plasmon-enhanced nonlinear wave mixing in nanostructured graphene
金属纳米结构中的局域等离子体激元由于其能够将光集中和增强到极端亚波长尺度而被广泛用于增强非线性光学效应。作为贵金属纳米颗粒的替代品，石墨烯纳米结构可以承载长寿命的等离子体，这些等离子体有效地耦合到光，并且可以通过电掺杂进行主动调谐。在这里，我们表明，掺杂的石墨烯纳米岛提供了独特的机会，增强非线性光学波混合过程之间的两个外部施加的光场在纳米尺度。这些小岛可以支持多个频率的明显的等离子体激元，当输入或输出频率中的一个或多个与等离子体激元共振一致时，导致非常高的波混合磁化率。通过改变具有固定几何形状的纳米岛中的掺杂电荷密度，可以在可见光和近红外的宽光谱范围内实现增强的波混合。我们特别集中在二阶和三阶过程，包括和频和差频产生，以及四波混频。我们的计算扶手椅石墨烯三角形组成的多达几百个碳原子显示大的波混合极化率相比，类似的横向尺寸的金属纳米粒子，从而支持nanoglene作为一种优良的材料可调非线性光学纳米器件。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall
Observation of Coulomb blockade in nanostructured epitaxial bilayer graphene on SiC
我们研究了纳米结构中的电子输运，该纳米结构在SiC上外延生长的双层石墨烯片中作为掺杂、磁场和温度的函数。远离电荷中性的传输仅由局部侧栅引起的载流子浓度变化进行微弱调制。在接近电荷中性的低n型掺杂下，电子输运类似于剥离的石墨烯纳米带中的电子输运，并且通过单个电子穿过库仑阻塞的岛的网络的隧穿来很好地描述。在外部磁场的影响下，库仑阻塞共振围绕平均能量波动，并且间隙作为磁场的函数而收缩。然而，在电荷中性时，传导对外部磁场不太敏感。在这个制度中，我们还观察到一个更强的抑制电导低于$T^*$，我们解释为一个迹象，打破层间对称性或强波动的边缘/潜在的障碍。
2017-03-31 cond-mat.mes-hall
Single-electron Transport in Graphene-like Nanostructures
二维（2D）材料由于其多样的能带结构和严格的二维性质在过去十年中引起了相当大的关注。石墨烯由于其弱的自旋轨道和超精细相互作用而成为自旋电子学的一种强大材料，而单层过渡金属二硫属化物（TMD）具有类似塞曼效应的带分裂，其中自旋和谷自由度是非简并的。拓扑绝缘体（TI）的表面态表现出自旋-动量锁定，这开启了在没有外部磁场的情况下控制自旋自由度的可能性。由这些材料制成的纳米结构也可用于涉及单个电荷和自旋量子的叠加和纠缠的量子计算应用中。在这篇文章中，我们回顾了一个选择的运输研究解决的限制和操纵的纳米结构制造的各种二维材料的电荷。我们首先介绍2D块体材料的基本性质，然后介绍与纳米结构物理学相关的理论背景，为该领域提供入门级知识。随后，在这一领域的实验发展的历史回顾，从早期的演示的石墨烯纳米器件在二氧化硅衬底上的最近的进展，利用六方氮化硼，以减少基板的障碍。在本文的第二部分中，我们将讨论扩展到TMD和TI纳米结构。我们的目标是概述当前的挑战，并建议未来的工作将如何面向在2D材料中开发自旋量子位。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall
Self-assembly and electron-beam-induced direct etching of suspended graphene nanostructures
我们报告悬浮单层石墨烯沉积的转移印刷方法的基础上聚二甲基硅氧烷邮票。转印方法允许从块状石墨样品剥离石墨薄片并将其无残留物沉积在二氧化硅基底上。该沉积系统由于由转移过程本身引起的应变而产生了沸腾的石墨烯表面。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜和原子力显微镜测量的组合来证明单层石墨烯沉积及其在衬底上的“起泡”。最后，我们证明了气泡状悬浮石墨烯是自支撑的单层结构，可以通过采用基于电子束诱导蚀刻的空间分辨直接光刻技术来平坦化。
2011-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A General Algorithm For Determining The Conductivity Zeros In Large Molecular Nanostructures: Applications To Rectangular Graphene Sheets
本研究提出一种基于逆图方法的通用算法，用于确定矩形石墨烯片等大分子纳米结构的电导率零点，揭示两类格林函数零点对应不同外无序响应的电导抵消特性，并探讨其潜在应用。
2025-05-20 cond-mat.mes-hall
The impact of edges and dopants on the work function of graphene nanostructures. The way to high electronic emission from pure carbon medium
采用从头算方法研究了边缘和掺杂剂对石墨烯纳米带和石墨烯纳米片的功函数的影响。发现了WF对GNR结构的强烈依赖性，并观察到施主型杂质的场发射的有前途的特性。基于纳米结构边缘对发射性质的主要影响，研究了小石墨烯薄片作为电子发射的可能来源。所获得的石墨烯薄片的低WF值对它们的尺寸和形状的弱依赖性允许表明具有高且均匀的发射性质的纯碳介质可以通过当今技术制造。
2013-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Carrier Dynamics in Ag-CdTe Hybrid Nanostructure: Non-radiative and Radiative Relaxations
在这篇文章中，我们研究了非辐射和辐射弛豫过程中的混合物由银纳米粒子（NP）和CdTe量子点（QD）结合使用瞬态透射光谱。当在400 nm处激发时，混合物的超快瞬态传输在较短的时间尺度（几皮秒）下显示出更快的热电子恢复，而在较长的时间尺度（几十皮秒）下显示出更慢的恢复。此外，它被发现，在银纳米粒子的存在下，CdTe量子点的瞬态传输的贡献增加。然而，在碲化镉量子点的辐射弛豫得到淬灭在银NP的存在下。这项工作提供了显着的洞察各种弛豫过程，导致在金属-半导体混合的电荷传输和PL猝灭机制。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall
Single Spin Localization and Manipulation in Graphene Open-Shell Nanostructures
预测表明，石墨烯可以从其$π$ -电子的库仑排斥中自发地产生磁性，但其实验验证一直是一个挑战。在这里，我们报告的观察和操纵的个别磁矩本地化的石墨烯纳米结构上的Au（111）表面。使用扫描隧道光谱，我们检测到的存在下，通过近藤效应的碳骨架的某些锯齿形网站本地化的单电子自旋。两个附近的自旋被发现耦合到一个单重态基态，和他们的交换相互作用的强度通过单重态-三重态非弹性隧道电子激发测量。理论模拟表明，电子关联导致自旋极化自由基态的实验观察到的空间分布。与这些自由基结合的氢原子会淬灭它们的磁矩，这使得我们能够用显微镜的尖端来切换纳米结构的自旋。
2018-08-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Topological Influence of Sextets on Graphene Oxide Nanostructure
本研究通过图论微扰分析和分子模型，揭示氧化石墨烯中六元环拓扑结构强制形成1,4-醌型通道，并解释其表面化学性质，为理解GO的化学谜团提供新视角。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of electronic cloaking from chiral electron transport in bilayer graphene nanostructures
单层石墨烯中无质量狄拉克费米子的电荷载流子运动和赝自旋通过手性的耦合产生了戏剧性的后果，例如不寻常的量子霍尔效应和克莱因隧穿。在双层石墨烯中，载流子是在零能量下具有有限态密度的大质量狄拉克费米子。由于它们的非相对论性质，有质量的狄拉克费米子可以提供一个更好的测试平台，与单层石墨烯中的无质量狄拉克费米子相比，它可以澄清手性在输运测量中的重要性。在这里，我们报告了一个电子隐形效应作为一种表现的手性探测相相干传输在化学气相沉积双层石墨烯。通过静电门控，在极窄的双层石墨烯异质结上观察到不同周期的电导振荡。使用傅立叶分析技术，我们确定了每个单独的干涉图案的起源。重要的是，势垒两侧的电子波可以通过势垒内的倏逝波耦合，使势垒下的受限态对电子不可见。这些发现为电子隐身效应提供了直接证据，并有望实现基于双层石墨烯的赝自旋电子学。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
Moiré superlattices in strained graphene-gold hybrid nanostructures
石墨烯-金属纳米粒子杂化材料不仅具有金属纳米粒子和石墨烯的独特性质，而且由于石墨烯和纳米粒子之间的相互作用，还具有其他新的性质。这项研究表明，金纳米岛可用于定制石墨烯的局部电子性质。在结晶金纳米岛上的石墨烯表现出莫尔超晶格，其在局部态密度中产生次级狄拉克点。相反，石墨烯覆盖的金区域在退火时经历多晶到Au（111）的相变。此外，具有不同莫尔周期的莫尔超晶格的纳米尺度共存也被揭示。其中一些莫尔周期非常大，这不能用石墨烯和最顶层Au（111）层之间的标准晶格失配来解释。密度泛函理论和分子动力学模拟首次表明，在这种情况下，石墨烯和界面金属层是应变的，导致扭曲的晶格常数，并因此减少失配。通过扫描隧道光谱，还观察到了由大波长莫尔条纹引起的室温电荷局域化。这些发现可以为石墨烯/金属界面的应变工程开辟一条路线，这些界面具有各种莫尔超晶格和定制的纳米级信息编码的电子特性。
2016-06-30 cond-mat.mes-hall
Valley currents and non-local resistances of graphene nanostructures with broken inversion symmetry from the perspective of scattering theory
在线性响应区域，理论上考虑了反转对称性破缺的石墨烯纳米结构的谷电流和非局域电阻。通过求解Lippmann-Schwinger方程，计算了从理想引线组所代表的接触进入纳米结构的电子的散射态波函数，并将其投影到谷态子空间上，得到纳米结构中的谷速度场和总谷电流。在隧道制度时，费米能量是在狄拉克点能量周围的光谱间隙，反演对称性破缺被发现在强烈增强的非本地4终端Buttiker-Landauer电阻和谷电流几倍强于传统的电流。这些强谷电流是在隧道机制中电子从接触注入石墨烯的直接结果。它们是手性的，并且发生在电子从其注入纳米结构的接触附近，而不管净电流是否流过接触。它还指出，增强非局部电阻的线性响应制度是不是一个签名的谷电流所产生的电场和Berry曲率对电子速度的综合影响。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Orbital Magnetism of Graphene Nanostructures: Bulk and Confinement Effects
我们考虑在低能状态下石墨烯纳米结构中非相互作用的载流子的轨道磁性。这种系统的磁响应既来自于体贡献，也来自于在弹道量子点中可能特别强的限制效应。首先，我们提供了一个全面的研究的磁化率$χ$的块状石墨烯在磁场的不同制度所产生的相对大小的能量尺度，即温度，朗道能级间距和化学势。我们发现，对于有限的温度或化学势，$χ$是不发散的，虽然从充满价带的抗磁贡献$χ_{0}$表现出众所周知的$-B^{-1/2}$依赖。我们进一步推导出$χ$的振荡调制，对应于传统的二维电子气的de Haas-van Alphen振荡。这些振荡在石墨烯中可以是大的，从而补偿抗磁性贡献$χ_{0}$并且对于某些能量和磁场状态产生净顺磁磁化率。第二，我们预测和分析了石墨烯基量子点中相应的强的、受限诱导的极化率振荡，其振幅明显超过相应的体极化率。在一个半经典的方法，我们推导出一般的表达式与常规的经典动力学的石墨烯量子点的轨道磁性。石墨烯特有的特征可以追溯到沿着潜在的周期轨道的赝自旋干涉。我们证明了质量的半经典近似的量子力学结果比较两个示例性介观系统，一个石墨烯盘与无限质量型边缘和一个矩形石墨烯结构扶手椅和锯齿形边缘，在后者的情况下使用数值紧束缚计算。
2014-04-28 cond-mat.mes-hall
Chirality-Assisted Electronic Cloaking in Bilayer Graphene Nanostructures
我们发现双层石墨烯中赝自旋取向和载流子运动的强耦合对弹道p-n-p结的输运性质有着显著的影响。平行于势垒的零动量电子态被限制在它下面的一个赝自旋方向，而相反的赝自旋隧道通过结的状态完全不受限制状态的存在。我们证明，结作为一个斗篷的限制状态，使它们几乎不可见的电子在外部区域的入射角的范围内。这种行为表现在两端电导中，作为具有非洛伦兹奇异峰形状的传输共振。这些现象对弱磁场或电场诱导的层间间隙的响应可以作为电子隐身的实验指纹。
2011-06-06 cond-mat.mes-hall
STM observation of a box-shaped graphene nanostructure appeared after mechanical cleavage of pyrolytic graphite
描述了通过高度取向的热解石墨（HOPG）的机械裂解形成/未覆盖的三维盒形石墨烯（BSG）纳米结构。所发现的纳米结构是沿着表面定位的平行中空通道的多层系统，并且具有四边形横截面。通道壁/刻面的厚度约等于lnm。沟道面的典型宽度为约25 nm，沟道长度为390 nm或更长。通过扫描隧道显微镜（STM）对所发现的纳米结构的研究使我们得出结论，通过机械压缩，弯曲，分裂和移动石墨表面层，可以使石墨烯的空间结构与所发现的结构相似。这种结构的显著特征如下：制备方法简单，石墨烯平面和基底之间的接触面积小，表面积大，通道的纳米横截面尺寸，大纵横比。潜在的应用领域包括：超灵敏检测器、高性能催化电池、用于DNA操作的纳米通道、纳米机械谐振器、电子倍增通道、用于储氢的高容量吸附剂。
2016-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Edge effects in graphene nanostructures: I. From multiple reflection expansion to density of states
我们研究了不同的边缘类型对石墨烯纳米结构的电子态密度的影响。为此，我们开发了一个精确的扩展单粒子格林函数的弹道石墨烯结构的多次反射从系统边界，允许自然处理的边缘效应。我们首先应用这种形式主义来计算石墨烯台球的平均态密度。虽然相应的外尔展开中的前导项与台球面积成比例，但我们发现通常与系统边界的总长度成比例的贡献与基于量子力学的薛定谔类型台球中的贡献显著不同：后一项对于扶手椅和无限质量边缘消失，并与锯齿形边缘长度成比例，突出了锯齿形边缘在石墨烯中的突出作用。然后，我们计算的状态振荡和能级的轨道为基础的半经典方法的密度的解析表达式。我们推导了经典混沌石墨烯台球的Gutzwiller迹公式的Dirac版本，并进一步获得了规则石墨烯腔中态密度振荡的半经典迹公式。我们发现石墨烯中赝自旋的边缘相关干涉对量子谱有着至关重要的影响。
2011-08-06 cond-mat.mes-hall nlin.CD
The saddle-point exciton signature on high harmonic generation in 2D hexagonal nanostructures
在宽的频率和泵浦场强度范围内具有相关的电子-空穴非线性动力学的石墨烯类纳米结构的基本非线性光学性质的公开对于石墨烯基础物理和对于2D六边形纳米结构在极端非线性光学中的预期新应用都是非常重要的。本文研究了二维六角纳米结构与双色红外驱动场的非线性相互作用，并考虑了多体库仑相互作用。在Houston基的Bloch方程的范围内，考虑到$e-e$和$e-h$在Hartree-Fock近似的相互作用的数值研究揭示了显着的激子效应的高次谐波产生过程中的二维六方纳米结构，如石墨烯和硅烯。结果表明，由于van Hove奇点附近的相关电子-空穴非线性动力学，在鞍点激子共振附近，高次谐波产生谱中产生了谱焦散.
2022-05-24 cond-mat.mes-hall
