Forming a highly active, homogeneously alloyed AuPt co-catalyst decoration on O2 nanotubes directly during anodic growth
Au和Pt不形成均匀的块体合金，因为它们在热力学上是不可混溶的。然而，我们发现，阳极TiO $_2$纳米管（NTs）可以在原位均匀装饰均匀的AuPt合金纳米粒子（NPs）在其阳极生长。为此，将含有少量溶解的Au（0.1原子%）和Pt（0.1原子%）的金属Ti基材用于阳极氧化。基质金属（Ti）转化为氧化物，同时在氧化物/金属界面直接形成贵金属颗粒，并发生Au和Pt的合金化;然后这些颗粒被不断生长的纳米管壁吸收。在我们的实验中，AuPt合金纳米颗粒的平均尺寸为4.2 nm，并且在阳极过程结束时，规则地分散在TiO $_2$纳米管上。这些合金化的AuPt颗粒在光催化H2生成中充当优异的助催化剂-在太阳光下H2产量为12.04 μL h-1。这表明与用Au（7 μL h-1）或Pt（9.96 μL h-1）的单金属颗粒修饰的TiO $_2$ NT相比，其活性显著增强。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tantalum nitride nanotube photoanodes: establishing a beneficial back-contact by lift-off and transfer to titanium nitride layer
在这项工作中，我们介绍了使用TiN/Ti 2 N层作为背接触的剥离膜的阳极Ta 3 N5纳米管层。在模拟AM 1.5G光下的光电化学H2生成实验中，观察到阳极光电流的起始电位向较低电位的偏移，以及与常规Ta 3 N5纳米管（~ 0.5 V RHE）相比更高幅度的光电流。我们将这种有益效果归因于基于TiNx的背接触层的改善的导电性质，其使得能够促进基于氮化钽的材料到导电衬底的电子传输。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Molten o-H3PO4 - A New Electrolyte for the Anodic Synthesis of Self-Organized Oxide Structures: WO3 Nanochannel Layers and Others
本文介绍了纯熔融正磷酸（o-H_3 PO_4）作为自组织电化学电解液的应用。这种电解质允许在诸如钨的金属上形成自组织氧化物结构（一维纳米管、纳米通道、纳米孔），迄今为止，这些金属被认为是非常难以生长自有序阳极氧化物结构的。在这项工作中，我们特别展示了厚的，垂直排列的氧化钨纳米通道层的制造，孔径约为。10 nm，并说明其在一些典型应用中的潜在用途。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Compositional gradients in sputtered Ti-Au alloys: Site-selective Au-decoration of anodic TiO$_2$ nanotubes towards enhanced photocatalytic H$_2$ evolution
Au纳米粒子在TiO $_2$表面的电子转移助催化作用可以提高光催化H $_2$的生成性能。最大化助催化效果的关键是精细控制Au纳米颗粒的尺寸和在光催化剂上的位置，这与诸如TiO $_2$形态、照射波长和路径以及光催化剂中的光穿透深度等参数有关。本文提出了一种用Au纳米粒子对阳极TiO $_2$纳米管（TN）进行本征选择性修饰的方法：通过Ti和Au共溅射制备Ti-Au合金层，其厚度方向具有成分梯度;这些层，当在自排序电化学条件下阳极化时，可以形成Au修饰的TN，其中Au纳米颗粒密度和位置根据金属合金基底中的Au浓度分布而变化。我们的研究结果表明，Au助催化剂的放置强烈影响的TN层的光催化H $_2$的演变性能。我们证明，当生长Au装饰TN时，使用具有合适的Au成分梯度的Ti-Au衬底可以导致更高的H $_2$演化速率，与传统生长的具有均匀助催化剂装饰的TN相比。作为副作用，助催化剂纳米颗粒的适当放置允许减少贵金属的量而不倾倒H $_2$释放活性。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
One-dimensional Titanium Dioxide Nanomaterials: Nanotubes
在目前的审查中，我们试图给一个全面的和最新的观点，该领域，重点是目前最研究的阳极二氧化钛纳米管阵列。本文首先介绍了TiO2纳米管和TiO2纳米管阵列的制备方法，然后介绍了TiO2纳米管的物理化学性质及其改性技术。最后，我们将提供一个概述的最探索和应用前景的纳米管二氧化钛。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Double-Side Cocatalytic Activation of Anodic TiO$_2$ Nanotube Membranes with Sputter-Coated Pt for Photocatalytic H$_2$ Generation from Water-Ethanol Mixtures
采用自组织阳极氧化技术和电位冲击技术制备了自支撑TiO $_2$纳米管膜。然后通过溅射不同的Pt量来装饰膜，i）仅在顶部，ii）仅在底部或iii）在管层的顶部和底部。将Pt修饰的膜以管顶向上或管顶向下的配置转移到FTO载玻片上，并在结晶后使用正面或背面光照射作为H $_2$产生的光催化剂进行研究。管膜的双面Pt-装饰导致更高的H $_2$生成速率（管和光照射配置无关）相比，膜装饰只有一个侧面具有类似的总Pt量。结果表明，这种效果并不归因于Pt助催化剂的总量本身，而是归因于其在两个管末端的分布。这导致优化的光吸收和电子扩散/转移动力学：膜的中心部分充当光收集区，并且其中产生的电子可以向Pt/TiO $_2$活性区（管末端）扩散，在那里它们可以与环境反应并产生H $_2$气体。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficient Photocatalytic H2 Evolution: Controlled Dewetting-Dealloying to Fabricate Site-Selective High-activity Nanoporous Au Particles on Highly Ordered TiO2 Nanotube Arrays
叠加自序过程：我们形成阳极自组织二氧化钛纳米树桩，并利用它们的Au-Ag溅射膜的自序去湿。这在管顶部（冠位置）或底部（地面位置）形成有序的颗粒配置。通过去合金化，我们然后形成，从最少量的贵金属，多孔金纳米粒子，当在冠位置允许一个显着改善的光催化H2生产相比，由传统的去湿过程中产生的纳米粒子。
2016-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Performance of Dye-Sensitized Solar Cells based on TiO2 Nanotube Membranes using Optimized Annealing Profile
我们使用独立的二氧化钛纳米管膜，转移到FTO幻灯片在正面照明染料敏化太阳能电池（DSSC）。我们研究了在FTO衬底上自有序阳极TiO2纳米管层的太阳能电池排列的关键参数，即退火过程对DSSC光转换效率的影响。结果表明，使用最佳的温度退火曲线可以显著提高DSSC效率（在我们的情况下为9.8%），因为它导致管氧化物中的捕获态密度显著降低，从而大大改善了电子输运性质。
2016-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Preparation of large-scale ring carbon nanotube networks and a general growth mechanism for carbon nanotubes
采用热化学气相沉积法在多孔阳极氧化铝纳米通道网络模板中首次制备了大规模完全互连的环状碳纳米管（CNT）网络。这种导电碳纳米管网络膜由数十亿个单层纳米管段组成，可以制成厘米级的模板大小，具有均匀的二维环状拓扑结构。这些碳纳米管网络可以由电沉积到模板中的微小Fe/Co催化剂颗粒生长，或者完全不需要额外的金属催化剂。常见的互连环拓扑结构表明了一种双尖端生长机制，其中每个CNT的生长应该通过碳簇的掺入在两端发生，直到它们连接到其他CNT中。通过比较有催化剂颗粒和无催化剂颗粒的碳纳米管网络的不同形貌，我们发现碳团簇的局部浓度对碳纳米管的持续生长起着关键作用。
2006-09-18 cond-mat.mtrl-sci
High-Temperature Annealing of TiO2 Nanotube Membranes for Efficient Dye-Sensitized Solar Cells
我们将阳极二氧化钛奈米管膜以自上而下的方式转移到FTO玻璃上，以制作光阳极，并将其用于制作正面照明式染料敏化太阳能电池。在太阳能电池构造之前，基于管的光阳极在不同温度（400-800°C）下结晶，并且研究管电子输运性质对太阳能电池的光伏性能的影响。我们表明，提高太阳能电池效率（高达约。8.0%）。与电子输运时间测量一致，当管膜在600°C结晶时，能够显著增强电子迁移率。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Self-ordered Mo-oxide Nanotube Arrays as Precursor for Aligned MoOx/MoS2 Core-Shell Nanotubular Structures with a High Density of Reactive Sites
在目前的工作中，我们证明了自组织形成的阳极钼氧化物纳米管阵列生长在钼片在适当的电化学条件下，在甘油/NH 4F电解质。所得到的非晶管可以通过退火到MoO 2或MoO 3来结晶。然后，管壁可以进一步完全或部分硫化成Mo硫化物，以形成垂直排列的MoOx/MoS 2纳米管的有序阵列。在优化的条件下，限定的MoS 2片以逐层低角度之字形排列形成在氧化物壁上，其提供高密度的反应性堆垛层错。这些核-壳纳米管阵列由具有导电低氧化物核和功能性高缺陷密度MoS 2涂层的管组成，对于诸如电催化（析氢）或离子插入装置的应用是非常有前途的。
2016-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Atomic layer deposition of ZnS nanotubes
我们报告了在低至75 $^{\circ}$ C的温度下通过原子层沉积（ALD）将具有可变的、精确可调的壁厚和管直径的高纵横比（$\gtrsim300$）硫化锌纳米管生长到高度有序的阳极氧化铝模板孔中。采用各种表征技术来获得合成样品的组成、形态和晶体结构的信息。除了实际应用外，ALD生长的管可以被设想为研究某类尺寸依赖的量子和经典现象的模型系统。
2009-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hierarchical DSSC structures based on single walled TiO2 nanotube arrays reach back-side illumination solar light conversion efficiency of 8%
在目前的工作中，我们介绍了一种基于分层结构的单壁，自组织的二氧化钛层的DSSC的控制建设的路径。在第一步中，我们描述了一种简单的方法来选择性地去除内部有害的壳阳极二氧化钛纳米管（NT）。然后，这允许用TiO 2纳米颗粒对这些TiO 2-NT壁进行受控的良好限定的逐层装饰（这与常规的TiO 2纳米管形成对比）。我们表明，这种定义的多层装饰可以优化，以建立染料敏化太阳能电池，（在背面照明条件下）可以产生太阳光转换效率在8%的范围内。观察到的有益效果可归因于三个因素的组合：1）单壁管本身的电子性质改善，2）通过限定的TiCl 4处理进一步改善电子性质，和3）对于逐层装饰的单壁管而言变得可能的更高的比染料负载。
2016-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Large diameter TiO$_2$ nanotubes enable integration of conformed hierarchical and blocking layers for enhanced dye-sensitized solar cell efficiency
在本工作中，我们生长阳极TiO $_2$纳米管层的管直径~ 500 nm和一个开放的管口。我们在染料敏化太阳能电池（DSSC）中使用这种形态，并表明这些管允许构建具有定义和壁一致性TiO 2纳米颗粒装饰的纳米管的混合分层光阳极结构。同时，大直径允许成功地建立SiO $_2$或Al $_2$ O $_3$的附加（绝缘）阻挡层。我们发现，这种分层结构和阻挡层的组合显着提高了太阳能电池的效率，通过抑制复合反应。在这种DSSC结构中，在具有AM 1.5照明的背面照明下的太阳能电池效率从5%净管提高到7%。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Amorphous Mo-Ta oxide nanotubes for long-term stable Mo oxide based supercapacitors
随着便携式电器的大规模使用，出现了对越来越高密度的能量存储装置的高需求。原则上，MoO 3具有作为超级电容装置中的负电极材料的大电位，这是由于可以从其可逆氧化还原反应获得的高电荷密度。然而，MoO 3在水性电解质中的电化学稳定性极差，阻碍了其在高电容装置中的实际应用。在这项工作中，我们描述了如何克服这一严重的稳定性问题，形成非晶氧化钼/氧化钽纳米管阳极氧化的钼钽合金。临界量的Ta氧化物（> 20 at-%）的存在防止了MoO 3相的电化学衰减，从而产生极高的稳定性。由于钽氧化物提供的保护，在10000次充电/放电循环后没有电容损失。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum Conductors Formation and Resistive Switching Memory Effects in Zirconia Nanotubes
具有薄氧化层的金属-电介质-金属三明治结构用于非易失性存储器的忆阻元件的发展前景归因于可靠地形成具有量子化电阻的持续功能态的可能性。本文研究了基于非化学计量$ZrO_2$纳米管的忆阻器在不同阻变模式下的特性。已使用$Zr$箔的阳极氧化来合成$1.7$ $μ$ $m$厚度的氧化锆层，其由具有75 nm外径的垂直取向的纳米管的有序阵列组成。采用掩模磁控沉积法制备了$Zr/ZrO_2/Au$夹层结构。研究了$Zr/ZrO_2/Au$忆阻器在单极和双极模式下的阻变效应。评估了高电阻（HRS）和低电阻（LRS）状态之间的电阻比$\geq3\cdot10^4$。研究发现，由于形成了基于氧空位的量子导体（$V_O$），LRS的电导率在很宽的范围内被量子化，最小值为$0.5G_0=38.74$ $μ$ $S$。已经提出了允许$V_O$在施加的电场中迁移的$Zr/ZrO_2/Au$忆阻器的电阻切换机制。结果表明，欧姆型和空间电荷限制的电导率实现在LRS和HRS，相应的。我们提出的结果，可用于开发有效的忆阻器的功能$Zr/ZrO_2/Au$纳米层结构的基础上，具有多个电阻状态和高电阻比。
2021-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Photocatalysis with TiO2 Nanotubes: Colorful Reactivity and Designing Site-Specific Photocatalytic Centers into TiO2 Nanotubes
二氧化钛上的光催化反应最近获得了巨大的复苏，因为各种新的策略和发现，承诺大幅提高这种反应的效率和特异性，通过修改二氧化钛支架和化学。鉴于几何形状，特别是，阳极TiO 2纳米管吸引了广泛的兴趣，因为它们允许高度控制光生载流子的分离，不仅在光催化反应，而且在光电化学反应。有序纳米管阵列的一个关键优点是纳米管修饰可以嵌入管壁中的特定位置;也就是说，助催化剂，掺杂物质或结可以沿着管壁放置在高度限定的所需位置（或具有所需的规则几何形状或图案）。这使得催化和光催化反应的反应位点的能量学工程达到前所未有的水平，其目标不仅是更高的效率，而且是反应的选择性。许多最近的管改变是形态学性质（中孔结构，设计的小面微晶，混合物，或1D结构），但一些颜色编码（即，黑色，蓝色，红色，绿色，灰色）的修改已经吸引了广泛的兴趣，因为在可见光范围内的二氧化钛的光吸收光谱的扩展，因为可以诱导独特的催化活性。本透视图给出了一个概述的TiO 2纳米管在纳米管阵列的使用的最新进展，并讨论了定制其光催化反应性的基本概念。
2020-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Oxide layer thickness effects on the resistance switching characteristics of Ti/TiO2-NT/Au structure
采用钛箔阳极氧化法制备了自有序纳米管TiO 2-NT，其外径为45 nm。制备了四组直径为100 $μm$的基于Ti/TiO 2-NT/Au三明治结构的忆阻器，其氧化层厚度分别为80、120、160和200 nm。电流-电压（CV）特性的静态和动态操作模式下获得的样品进行了研究。估计高电阻状态和低电阻状态下的电阻。通过对动态模式下（> 14000次开关）CV特性的分析，指出了氧化层厚度为160 nm的Ti/TiO 2-NT/Au微忆阻器在非易失性存储器中的应用前景。关键词：阳极二氧化钛，钛白纳米管，纳米管结构，忆阻器，阻变
2019-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Few-layer flakes of Molybdenum Disulphide produced by anodic arc discharge in pulsed mode
本文首次报道了用阳极大气压电弧放电法合成二硫化钼（MoS 2）薄片。垂直电极配置由复合阳极（填充有MoS 2粉末的中空石墨阳极）和刚好放置在复合阳极上方的固体石墨阴极组成。电弧工艺以脉冲模式操作，以优先从阳极蒸发粉末组分并使碳烧蚀最小化。在300托的氦气中以2 Hz和10%占空比进行脉冲阳极电弧放电，峰值电流为250-300 A，峰值电压为35 V。将由钨丝制成的探针放置在电弧柱附近以收集蒸发的材料。测得的厚度分布与粒子通量分布相关，并通过一个简单的等离子体膨胀模型进行拟合。在脉冲阶段期间，电子密度估计为约5E 22 m-3或更高，离子电流密度为10 A/mm 2的量级。采用拉曼光谱、原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对样品的形貌、结构和组成进行了表征。研究表明，脉冲电弧放电的复合阳极导致适度的C沉积结合的二硫化钼沉积的形式的碎片纳米晶体和几个原子单层的二硫化钼。由于脉冲功率的灵活性，这种合成技术有希望生产具有定制结构和功能的新型2D纳米材料。
2019-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.plasm-ph
Heat conduction of single-walled carbon nanotube isotope-superlattice structures: A molecular dynamics study
采用经典分子动力学模拟研究了单壁碳纳米管同位素超晶格的热传导。通过交替连接不同质量的单壁碳纳米管形成超晶格结构。在改变超晶格周期时，确定了具有最小有效热导率的临界值，其中主导物理从区带折叠效应切换到晶格界面的热边界电阻。用能量密度谱解释了交叉机制，其中可以清楚地观察到带折叠效应。结果表明，临界超晶格周期厚度取决于扩散弹道声子的平均自由程分布。超晶格结构的热导率的降低击败了一维合金结构的热导率，尽管最小热导率仍然略高于通过同位素的二维随机混合获得的值。
2006-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of single wall carbon nanotubes
通过使用非常有限数量的基本过程，即Stone-Wales缺陷和碳双晶，定性地描述了由单层石墨烯包围的碳饱和催化颗粒的单壁碳纳米管的成核和生长。不同配置的能量估计通过使用Tersoff能量最小化方案。这样的描述与管的各种尺寸或螺旋度兼容。几种机制的胚胎的生长被认为是：其中之一是更有利的，当管胚胎被安排在一个六边形的网络中的石墨烯平面。所有提出的机制可以无限重复的纳米管的生长。
2005-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Critical Oxide Thickness for Efficient Single-walled Carbon Nanotube Growth on Silicon Using Thin SiO2 Diffusion Barriers
将碳纳米管，特别是单壁碳纳米管，无缝地集成到硅上的能力将大大扩展应用范围。虽然使用化学气相沉积的直接集成是最简单的方法，但由于形成非催化硅化物，单壁碳纳米管在裸硅和超薄氧化物上的生长受到极大抑制。使用X射线光电子能谱学，我们表明，硅化物的形成发生在超薄氧化物由于热激活金属扩散通过氧化物。硅化物对单壁纳米管生长的影响大于多壁纳米管，这是由于在较高的单壁纳米管生长温度下增加的动力学。我们证明，镍和铁催化剂，当沉积在干净的硅或超薄二氧化硅层，开始形成硅化物在相对较低的温度下，并通过900 ℃，所有的催化剂已被纳入硅化物，使其不活跃的后续单壁纳米管的生长。我们进一步表明，4 nm的二氧化硅层是最小的扩散阻挡层的厚度，它允许有效的单壁纳米管的生长。
2007-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic Properties of Amorphous Carbon-Based Nanotube and Nanoscroll
自支撑单层无定形碳（MAC）是近年来合成的一种由大小不等的原子环随机分布而成的纯碳结构。在这项工作中，我们进行了从头算和紧束缚计算，以调查的光电性能的MAC及其衍生的纳米管和纳米卷配置。我们的研究结果表明，MAC，管，涡卷表现出类似的电子行为。所有结构吸收从红外到紫外，最大吸收峰在可见光-紫外（$\sim 3.2$ eV）。最大和最小反射率值在0.3-0.5（红外线）和0.1-0.0（紫外线）范围内，使这些材料成为紫外线过滤器的良好候选者。
2020-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Functionality and toxicity studies of Titanium Dioxide Nanotube Layers
在这项工作中，我们已经开发出经济的过程，阐述了可扩展的钛白纳米管层，显示出可调的功能。在0.4wt%氢氟酸溶液中，通过电化学阳极氧化钛箔制备了钛白纳米管层。利用X射线衍射和扫描电子显微镜对纳米管层的结构和形貌进行了表征。根据阳极氧化时间的不同，研究了表面形貌和润湿性。当电流密度达到局部最小值时合成的样品显示出较高的接触角。超过该点，接触角随阳极氧化时间减小。以酸性橙7在水溶液中的光降解为探针，考察了钛白纳米管层在紫外光照射下的光催化活性。在较高的电流密度下制备的样品具有较好的光催化活性。最后，我们使用纤毛原生动物T。pyriformis细胞模型，用于体外毒性研究，以预测钛白纳米管层在生物系统中的毒性。我们没有观察到任何特性的影响，在存在的钛白纳米管层的两个生理参数相关的生物体，非特异性酯酶活性和人口增长率。
2010-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and cap formation on symmetric metal nanocatalysts: A first step towards chirality-controlled single-walled carbon nanotube growth
纳米催化剂的表面势能的对称极小值作为成核位点，用于在低温下手性选择性地初始生长单壁碳管。成核位置是吸附碳的最大配位数的位置。我们使用五重对称的一个五边形金字塔的二十面体。从成核位点开始的初始锯齿形结构导致六边形和五边形的形成，从而导致异常帽形成。讨论了可能的帽剥离机制。
2013-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Tube-Tube and Tube-Surface Interactions in Straight Suspended Carbon Nanotube Structures
研究了用化学气相沉积法（CVD）生长的悬浮碳纳米管（CNTs）的绷紧度。用透射电子显微镜（TEM）和高分辨率扫描电子显微镜（HR-SEM）分析悬浮的纳米管。HR-SEM和TEM研究表明，碳纳米管之间的相互作用，以及与它们生长的表面上，是一个主要原因的拉紧的悬浮管。具体而言，管-管和管-表面动力学导致邻接管产生拉链效应，从而拉直和收紧它们。悬浮的碳纳米管相互粘附，并尽可能多地粘附在表面上，以最大限度地减少它们的总能量，从而形成绷紧的悬浮结构。这种效应可以如此强烈，以至于迫使宽管弯曲，而不涉及其他外力。这项研究的影响，包括所有形式的纳米管的取向过程中使用的CVD方法。这里提出的结果提供了基础的微调的能力，使用衬底的机械特性的CNT网络形成的控制。
2006-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the mystery of nucleation and growth of carbon nanotube and layered graphene inside carbon arc-discharge
通过对石墨阳极在不同实验条件下的腐蚀观察，以及对腐蚀后阳极表面形貌、阴极沉积物及其成分的分析，建立了电弧放电法制备碳纳米管和层状石墨烯的模型。据预测，冷的热冲击，由阳极斑点的快速移动触发，导致在阳极表面上的一些选定的位置处的裂纹微分支。这些裂纹微分支分裂和片段的基底平面对相邻的微晶成弯曲的石墨纳米带与最小的两个基底平面。这些纳米带进一步与尘埃碳等离子体中存在的C2和C3前体发生化学反应，并在刚从阳极分离后以CNT或层状石墨烯的形式演变，这取决于它们所暴露的气体环境的粘度和组成。
2019-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Observation of the Smallest Metal Nanotube with Square-cross-section
了解纳米系统的机械性能需要一系列的测量技术和理论方法来收集相关的物理和化学信息。纳米结构和宏观物质中原子的排列可能不同，主要是由于表面能的作用，但是原子和电子结构之间的相互作用与施加的机械应力也可能导致令人惊讶的差异。例如，通过拉伸金属结，已经产生了亚稳态结构，如原子的悬挂链和螺旋线。在这里，我们报告的自发形成的最小的可能的金属纳米管的正方形截面在银纳米接触的伸长。从头计算和分子模拟表明，空心线的形式，因为这种配置允许的表面能被最小化，也产生了一个软的结构，能够吸收巨大的拉伸变形。
2009-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Geometry and Self-Stress of Single-Wall Carbon Nanotubes and Graphene via a Discrete Model Based on a 2nd-Generation REBO Potential
本文的主要目的是评估单壁碳纳米管（CNTs）和平坦石墨烯条（FGS）在其自然平衡态下的自应力状态，即施加外部载荷之前的状态。我们将碳纳米管建模为离散的弹性结构，其形状和体积的变化由第二代反应经验键级原子间作用势控制。我们考虑的运动学变量是键长、键角和二面角;我们将这些变量中的每一个的变化与功共轭纳米应力相关联。为了确定给定碳纳米管中的自应力状态，我们将无载荷平衡问题表述为原子间势的最小问题，其解产生平衡纳米应力;接下来，通过利用我们推导的纳米应力的非线性本构依赖关系，我们确定了后者的平衡值;最后，从运动学变量的平衡值，我们推导出自然几何，特别是自然半径。在非手性的情况下，当我们可以指望最大的内在对称性，因此独立的未知数的数量减少到最低限度，能量最小化所隐含的平稳性条件是相对容易推导和数值求解;手性碳纳米管，我们更喜欢直接解决最小问题。我们推测，我们的离散力学模型可以作为MD模拟算法的基准源。我们发现，自应力取决于在非手性碳纳米管的键和二面角的变化，此外，在手性碳纳米管的键长的变化。我们的分析也适用于FGS，其自应力和自能量，我们评估，我们发现，在FGS自应力是专门与键角的变化。
2015-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Invariant Wide Bandgaps in Honeycomb Monolayer and Single-Walled Nanotubes of IIB-VI Semiconductors
寻找具有独特电子性质的低维材料对于纳米尺度电子器件的发展具有重要意义。通过系统的第一性原理计算，我们发现IIB-VI族半导体（ZnO，CdO，ZnS和CdS）的二维蜂窝状单层和一维单壁纳米管的带隙几乎与手性无关，并且与直径有弱的相关性。电子结构分析表明，导带最低峰由阳离子的球对称$s$轨道贡献，价带最高峰由平面内$(d_{xy}-p_y)$和$(d_{x^2-y^2}-p_x)$杂化占据.这些电子态对曲率半径具有很强的鲁棒性，使得从蜂窝单层结构到单壁纳米管结构的带隙具有不变的特征。这些材料的禁带宽度在2.3 ~ 4.7 eV之间，在电子器件和光电子器件中具有潜在的应用价值。我们的研究表明，寻找和设计特定的电子结构可以促进探索未来应用的新型纳米材料的过程。
2018-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Reduced carbon solubility in Fe nano-clusters and implications for the growth of single-walled carbon nanotubes
不同直径的氧化铝负载的铁催化剂用于生长单壁碳纳米管（SWCNTs）的化学气相分解。我们发现，催化剂尺寸的减小需要增加生长所需的最低温度。我们解决这一现象的Fe纳米团簇中的C的溶解度，并通过使用第一性原理计算，我们设计了一个简单的模型来预测在低温下的Fe-C纳米团簇中的相竞争的稳定性的行为。我们发现，作为一个函数的颗粒大小，有三种情况下兼容的稳定状态，有限的和无生长的单壁碳纳米管，对应于不受影响，减少和没有溶解度的C在颗粒中。这一结果引起了人们对目前Fe CVD技术中小而长的单壁碳纳米管生长可行性的担忧，并提出了寻找更好催化剂的新策略。
2008-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Chirality-Dependent Growth Rate of Carbon Nanotubes - A Theoretical Study
我们考虑几何约束的碳原子的边缘生长的纳米管。管的生长是通过悬挂键从扶手椅形转变为锯齿形，反之亦然。我们发现，生长速率取决于边缘结构（手性），悬挂键转换的能量障碍，和生长温度。计算的手性分布来自这个最低限度的理论显示出令人惊讶的良好协议与实验。我们的想法意味着碳纳米管的手性分布可以通过外部参数的影响。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From Electronic Structure to Environmental Remediation: Adsorption of Ionized Glyphosate on COOH-Modified Carbon Nanotube
Universidade Federal de Alfenas - UNIFAL-MG（阿尔芬纳斯联邦大学）
本研究通过GFN2 xTB计算结合自动对接技术，探究了不同离子化状态草甘膦在羧基修饰碳纳米管上的吸附特性，发现该体系可实现对草甘膦的pH响应型可控吸附，为环境修复提供了可调平台。
2026-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Why do nanotubes grow chiral?
碳纳米管（CNT）具有巨大的技术潜力。只有当人们以实际的方式控制CNT手性时，才能利用它，CNT手性是管状碳拓扑结构的特征，它支配着CNT的所有性质-电子，光学，机械。在过去十年中，催化生长的实验一再揭示了对最小手性（近扶手椅）CNT的令人费解的强烈偏好，挑战了任何现有的假设，并将手性控制变得更加诱人，但却使其难以理解。在这里，我们结合CNT/催化剂界面热力学与动力学生长理论表明，不寻常的近扶手椅峰出现从两个对立的趋势：精力充沛的偏好对非手性CNT/催化剂界面与更快的增长手性CNT。这种狭窄的分布与简单函数x*exp（-x）的峰值行为密切相关。
2014-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic structure of single-wall silicon nanotubes and silicon nanorribons: Helical symmetry treatment and effect of dimensionality
Helical method of tube formation for band structure calculations and Hartree-Fock self-consistent field method (HF-SCF) modified for periodic solids have been applied in study of electronic properties of single-wall silicon nanotubes (SWSiNT), graphene-like parent 2D-hP silicone sheet and nanoribbons (SiNR). The results obtained for nanotubes of the length of ${\approx}$ 358 Åin diameter range ${\approx}$ 3.7 Å-- 116 Åof different helicity-types have shown that only small-diameter SWSiNTs up to} $φ$ {6.3 Å~ are metallic due to the effect of curvature which induces coupling of}{ $σ$ }{and}{ $π$…
2012-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broadband Solar Selective Absorber with Dallenbach-type Bilayer Structure Achieved Using Carbon Nanotube Membranes with Tailored Optical Spectra
Kyoto University（京都大学）；Tokyo University of Science（东京科学大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）
针对传统材料限制干涉型吸收器制备的问题，本研究采用光谱定制的超薄单壁碳纳米管膜作为吸收层，制备Dallenbach型双层结构太阳能吸收器，实现高选择性吸收与低辐射损失，性能优于类黑体吸收器。
2025-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
