Modeling of second sound in carbon nanostructures
近年来，随着石墨烯高导热性的发现，低维材料中的热输运研究引起了人们的广泛关注。在这里，我们研究数值声子输运在低维碳结构感兴趣的流体力学制度，通过观察第二声。我们证明，正确的数值模拟这样的二维系统需要半经典的分子动力学模拟的温度波，考虑到量子统计的热化声子。我们发现，第二声可以归因于弯曲的碳结构的光学振荡的最大群速度，和流体动力学效应消失的$T>200$ K，被取代的热波的扩散动力学。我们的数值计算结果表明，在这种低维结构中的第二声音的速度约为6公里/秒，和流体动力学效应表现出更强的碳纳米管，而不是在碳纳米带。
2022-03-04 cond-mat.mes-hall
Perfectly conducting channel and its robustness in disordered carbon nanostructures
我们报告了我们最近的数值研究上的一个完美的导电通道（PCC），它的存在被认为是占主导地位的锯齿形石墨烯纳米带（GNR）和金属碳纳米管（CNT）的输运特性的退相的影响。我们的数据证实了早期的预测，即在GNR的PCC表现出一种特殊的鲁棒性对失相，相反的CNT。通过研究作为系统的长度的函数的电导的行为，我们表明，失相破坏的PCC在CNT，而它稳定的PCC在GNR。PCC对移相的这种相反响应源于这些系统中PCC的不同性质。
2012-06-27 cond-mat.mes-hall
Thermal Properties of Graphene, Carbon Nanotubes and Nanostructured Carbon Materials
近年来，材料的热性能引起了科学界和工程界的广泛关注。碳同素异形体和衍生物在其导热能力方面占据独特的位置。碳材料的室温热导率跨越了非常大的范围-超过五个数量级-从最低的无定形碳到最高的石墨烯和碳纳米管。我回顾了碳材料的热性能和热电性能，重点介绍了石墨烯、碳纳米管和具有不同无序度的纳米结构碳材料的最新研究结果。特别注意的是，在二维晶体中，特别是在石墨烯的热传导的不寻常的尺寸依赖。展望了石墨烯和碳材料在电子热管理领域的应用前景。
2011-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First Principles Calculation of Field Emission from Nanostructures using Time-Dependent Density Functional Theory: a Simplified Approach
本文介绍了一种新的简化方法，在周期模拟池中用从头计算方法计算短碳纳米管中的电子场发射电流。我们使用含时密度泛函理论计算了波函数的演化，其中我们利用了Crank-Nicholson传播子。我们发现，在原始的碳纳米管中，发射的电荷往往主要来自集中在纳米管尖端区域的电子。电荷束集中到特定的通道结构中，显示了碳纳米管在精密发射应用中的实用性。
2010-11-18 cond-mat.mes-hall
Revisiting greenhouse gases adsorption in carbon nanostructures: advances through a combined first-principles and molecular simulation approach
本文通过DFT拟合修正LJ势交叉项参数，替代传统LB混合规则，显著改善了碳纳米管内CO2和CH4吸附的分子模拟准确性。
2023-11-27 cond-mat.mes-hall
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
Enhanced thermoelectric figure of merit in polycrystalline carbon nanostructures
碳纳米结构中经常观察到晶界，但它们对热和电性能的影响仍然没有完全了解。利用密度泛函紧束缚理论和非平衡格林函数相结合的方法研究了碳基体系中电子和声子的输运。在这项工作中，量子输运和热电性能的石墨烯片，石墨烯纳米带和碳纳米管的各种晶界类型在一个较宽的温度范围内进行了总结。受先前发现的无序散射声子比电子更有效的启发，预期多晶系统的热电性能会有显着改善。由于该效应对晶界类型略微敏感，我们证明晶界是一种可行的工具，可以大大提高品质因数，为新型热电材料的设计铺平道路。
2015-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural, Electronic, and Vibrational Properties of 2D Graphdiyne-Like Carbon Nanonetwork Synthesized on Au(111): Implications for the Engineering of sp-sp2 Carbon Nanostructures
石墨二炔是一种基于sp-sp2杂化的原子级薄的二维碳纳米结构，是一种有吸引力的体系，可能显示出优异的机械和光电性能。卤化sp-碳基分子前体的表面催化偶联代表了一种有前途的自下而上的策略，以在金属基底上制造具有工程结构的扩展的2D碳系统。在这里，我们研究了原子尺度的结构和电子和振动性质的扩展graphdiyne-like sp-sp2碳纳米网络生长在Au（111）通过表面合成。通过扫描隧道显微镜（STM）、拉曼光谱并结合密度泛函理论（DFT）计算来监测沉积后作为退火温度的函数的这种2D纳米网络在其不同阶段的形成。高分辨率STM成像和拉曼光谱对键性质的高灵敏度为解开sp-sp2碳纳米结构的原子尺度性质提供了独特的策略。我们发现，2D碳纳米网络和底层衬底状态之间的杂交强烈影响其电子和振动特性，修改大幅度的状态和拉曼光谱的密度相比，独立的系统。这为电子性质的调制开辟了道路，在未来的催化，光转换和碳基纳米电子学的活性纳米材料的应用前景显着。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic emergence of fragmenting, exploding cages of irradiated single-walled carbon nanotubes and C60
从辐照的碳纳米结构的实验结果可以部分地解释经典损伤理论和特设的热模型的选择性应用，通过治疗的二进制原子碰撞级联和多原子的热尖峰作为能量耗散机制。将辐照后的单壁碳纳米管和C60视为产生熵的耗散结构，建立了信息论模型。该模型是基于评估实验的概率分布函数的溅射成分和组件从照射的碳纳米结构，产生其香农熵或信息。定义了分形维数、相对熵和动态涌现三个信息基函数，并将其用于表征自组织、产生信息的耗散结构的轮廓。分形维数决定了耗散结构的空间填充特性，相对熵决定了耗散结构之间的距离。动态浮现功能提供了浮现序列的轮廓。来自现有的理论和热模型的结果进行比较，与信息理论的动态涌现模型，全面描述的耗散结构的性质，在辐照碳纳米结构，而不做先验假设的能量耗散机制。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall
Klein tunneling in carbon nanostructures: a free particle dynamics in disguise
金属纳米管中不存在背散射以及石墨烯中势垒中的完美克莱因隧穿是碳纳米结构的突出电子特性。我们证明了这种现象可以用一阶哈密顿量和零阶超荷算符产生的特殊超对称性来解释。像与二阶无反射有限能隙系统相关的超对称性一样，它将载流子的低能行为与自由粒子动力学联系起来。
2011-02-21 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Fast probe of local electronic states in nanostructures utilizing a single-lead quantum dot
输运测量是探测固态材料电子性质的有力工具。为了获得纳米结构中的局域电子态的性质，例如局域态密度、电子分布等，已经发明了利用人造纳米结构的微探针来执行除了具有常规宏观电子库的测量之外的测量。在这里，我们展示了一种新型的微探针：快速单引线量子点探针，它利用仅通过隧道势垒耦合到目标结构的量子点和通过RF反射计的快速电荷读出。该探测器可以直接探测局域电子态，具有很宽的带宽。探针还可以访问更多的电子状态，而不仅仅是费米能级附近的电子状态，并且操作对偏置电压和温度都很稳健。
2016-10-07 cond-mat.mes-hall
One-dimensional carbon nanostructures with periodic graphitic nitrogen substitution
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）
研究通过表面合成制备含周期性石墨氮的一维碳纳米结构，用扫描隧道显微镜等监测反应，揭示其电子特性，为自旋电子学等领域提供合成路线。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A parameter-free statistical model for two-dimensional carbon nanostructures
该研究结合八隅体规则提出无参数统计模型，通过解除碳纳米结构能量简并，无需外部参数即可精确预测键合能、电子密度及电子结构，为多维度电子性质研究提供新途径。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Triplet excitations in carbon nanostructures
我们发现，最低的光学单重态激子和最低的三重态激子之间的能量差的半导体单壁碳纳米管的直径$\sim 1$ nm和石墨烯纳米带的宽度$\sim 2$ nm是一个数量级小于在$π$共轭聚合物聚（对-phenylenevinylene）。我们计算的单重态和三重态激子之间的能隙与三种直径接近1 nm的不同纳米管的测量值非常一致。三重态激子的空间范围与宽纳米管和纳米带中的单重态激子的空间范围几乎相同，而在$π$共轭聚合物中，三重态激子表现出较强的空间限制。三重态的弱受限行为开始于宽度窄至石墨烯单元晶格矢量的2.5倍的纳米带。我们讨论了在碳纳米结构中的小的单重态-三重态能量差对器件应用的可能后果。
2012-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hyperfine interactions in open-shell planar $sp^2$-carbon nanostructures
本文用密度泛函理论研究了开壳层平面sp²碳纳米结构中的超精细相互作用，发现费米接触项与偶极项贡献相当且HFI可达100 MHz以上，并提出基于π自旋极化的经验拟合模型，可高效预测大体系的超精细张量。
2023-07-04 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
Odd-even phonon transport effects in strained carbon atomic chains bridging graphene nanoribbon electrodes
基于第一性原理方法，我们研究了石墨烯纳米带之间伸展的有限单原子碳链的弹道声子输运性质，石墨烯纳米带是一种$sp$ - $sp^2$混合碳纳米结构，最近在其合成方面取得了显着的实验进展。我们发现，晶格热导与拉伸应变的偶数碳链，采用交替的键长聚炔配置的异常增加。另一方面，在奇数碳链的情况下，假设等键长的累积结构，声子电导随应变的增加而减小。我们发现，强奇-偶声子输运效应源于碳线的特征纵向声学声子模式及其相对于石墨烯纳米线声子模式的独特应变诱导红移。在这项工作中揭示的新的声子输运性质和它们的原子机制将为设计用于下一代电子、生物和能源器件应用的混合碳纳米结构提供有价值的指导。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall
Carbon-based nanostructures as a versatile platform for tunable $π$-magnetism
开壳纳米石墨烯中$π$磁性的出现在几十年前就已经在理论上被预测，但是由于强化学反应性使得它们的合成和稳定化困难，它们的实验表征是难以捉摸的。近年来，真空条件下的表面合成为纳米石墨烯的原子级精确工程提供了前所未有的机会，结合扫描探针技术，我们在实现局域电子自旋态和控制原子级电子自旋相互作用的能力方面取得了实质性进展。在这里，我们回顾的基本概念和显着的进展，在过去几年中，并概述了碳基$π$ -磁性材料的多功能性作为一个有趣的平台，在自旋电子学和量子技术的应用。
2022-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative Differential Resistance in Carbon-Based Nanostructures
非线性电特性，例如负微分电阻（NDR），在包括忆阻器在内的许多电路中是必不可少的。在过去的半个多世纪里，人们提出了几种导致半导体器件中NDR现象的物理原因。在这里，我们报告了在高达37 K和高达10^5 A/cm^2的高导通电流密度下随机取向的石墨烯类纳米结构中的NDR行为形成。我们的电流-电压特性，包括自热效应的建模，表明低偏置电阻的强温度依赖性是负责的非线性电气行为。我们的发现为通过导电膜和底层衬底中的热管理在2D和3D材料基器件的纳米结构中实际实现按需NDR行为提供了机会。
2021-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional Silicon and Germanium Nanostructures With No Carbon Analogues
在这项工作中，我们报告了新的硅和锗管状纳米结构，没有相应的稳定的碳类似物。通过从头算方法研究了这些新管的电子和力学性质。我们的研究结果表明，该结构具有较低的能量比其相应的纳米结构，是稳定的高温（500和1000 K，硅和锗管，分别）。这两种管都是半导体的，具有小的间接带隙，可以通过压缩和拉伸应变显着改变。大的带隙变化几乎50%的应变率小到3%，这表明在传感器设备中可能的应用。它们还具有高杨氏模量值（分别为0.25和0.15 TPa）。TEM图像进行了模拟，以帮助识别这些新的结构。
2014-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Variations in magnetic properties of nanostructured nickel
研究了碳纳米管包裹镍纳米线（C.E.纳米线的直径约10 nm），并进行了比较，以其他形式的镍在这项工作中。测定了C.E.纳米线为1.0 emu/g和230 Oe。磁性的温度依赖性遵循T^0.77依赖性，表明超顺磁性行为。场冷和零场冷曲线表明，阻塞温度（T_B）约为300 K。C.E.纳米线主要是由于来自碳纳米管封装的纳米级限制效应。C.E.的形状和磁环境增强了其总的磁各向异性。nanowires纳米线by a factor因子of four四.
2010-09-20 cond-mat.mes-hall
Optical and Terahertz Response of Carbon Nanostructures
在过去的三十年左右，我们见证了碳基纳米材料的研究和技术取得了非凡的进展。在这些特殊的亮点中，有富勒烯、碳纳米管和华丽的简单透明胶带剥离石墨烯的发现。这些不同的同素异形体形式的纳米碳的独特的物理化学性质在许多科学和技术领域开辟了广阔的应用前景，特别强调光电子学和光子学。许多这些应用的先决条件是一个透彻的理解的性质的基本和耦合的激励，也涉及到他们的各种动力学过程。在这里，我们提出了最近的兴奋与碳纳米结构，特别是量子点，纳米管和石墨烯的概述。我们讨论了他们的一些非常有趣的性质，通过光学和太赫兹光谱工具。在光学频率下，发光特性，非线性和超快响应已被提出，而低能响应已被认为是通过使用THz时域光谱获得的研究。最后，我们总结了碳纳米系统物理学在实际应用中的一些未来展望。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
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
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
Modelling the electronic properties of GaAs polytype nanostructures: impact of strain on the conduction band character
我们用十带k.p模型研究了由氧化锌和纤锌矿修饰的GaAs纳米线的电子性质。在纤锌矿相中，两个能量接近的导带对于电子基态的限制和能级是重要的。这些带形成两个相交的潜在景观的锌/纤锌矿纳米结构中的电子。两个能带之间的能量差敏感地取决于应变，使得即使很小的应变也可以颠倒两个能带的能量顺序。这种逆转可能已经引起的两个晶相之间的不可忽略的晶格失配在多型GaAs纳米结构，这是在这些结构的先前研究中被忽略的事实。我们提出了一个系统的研究的影响，本征和非本征应变的电子基态的纯氧化锌和纤锌矿纳米线以及多型超晶格。两个导带的共存和它们相反的应变依赖性导致GaAs多型纳米结构的复杂的电子和光学性质。特别地，最低子带间跃迁的能量和极化都取决于纳米线中两个晶相的相对分数。
2017-04-27 cond-mat.mes-hall
Robust quantum engineering of current flow in carbon nanostructures at room temperature
针对碳纳米电子学中室温下量子干涉调控电流的有效性问题，结合分子动力学模拟与量子输运计算研究纳米多孔石墨烯，证实量子干涉室温下仍存在，为室温碳基量子纳米电路奠定基础。
2024-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles based analysis of thermal transport in metallic nanostructures: size effect and Wiedemann-Franz law
金属纳米结构（纳米膜和纳米线）广泛应用于电子器件中，其热传输特性对于散热至关重要。然而，在理解金属纳米结构中的热传输方面仍然存在差距，特别是关于尺寸效应和Wiedemann-Franz定律的有效性。在这项工作中，我们执行模式模式的第一性原理计算结合玻尔兹曼输运方程，以了解金属纳米结构的热输运。我们以金（Au）和钨（W）纳米结构为原型。研究发现，当纳米结构的尺寸为几十纳米量级时，电子/声子热导率小于体值，并随尺寸的增大而减小。对于具有小体积声子热导率的那些金属（如Au），声子贡献在纳米结构中增加，而对于具有大体积声子热导率的那些金属（如W），声子贡献可以在纳米结构中增加或被抑制。通过假设晶界不诱导非弹性电子-声子散射，如果使用电子热导率估计洛伦兹比，则Wiedemann-Franz定律在Au和W纳米结构中都很好地起作用。Wiedemann-Franz定律也适用于Au纳米结构，当洛伦兹比由总热导率估计时。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall
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
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
Universal nature of collective plasmonic excitations in finite 1-D carbon-based nanostructures
Tomonaga-Luttinger（TL）理论预测了有限长度的一维纳米结构导体中的集体等离子体共振，其变化大致与结构的长度成反比。深入的定量了解这种共振，还没有明确确定在实验中，到目前为止，将是非常宝贵的未来几代的纳米光子和纳米电子器件，采用1-D导体。在这里，我们提供的等离子体共振在一些代表性的1-D有限的碳基纳米结构使用第一原理计算电子光谱研究的证据。我们的专用实时空间/实时全电子时间依赖密度泛函理论（TDDFT）模拟器可以执行激发态计算，以获得正确的频率为已知的光学跃迁，并捕捉各种纳米效应，包括集体等离子体激元激发。一维等离子体激元的存在是普遍预测的各种数值实验，这也证明了共振分裂的现象。对于所研究的金属碳纳米管，等离子体激元预计与无限长一维结构的T-L等离子体激元有关。
2015-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab-initio study of the effects induced by the electron-phonon scattering in carbon based nanostructures
本文从第一性原理出发，研究了反式聚乙炔和聚乙烯两种典型纳米结构中电子-声子相互作用的影响。我们发现，强的电子-声子相互作用导致了频率依赖的电子自能的复杂结构的出现。这些结构排除了任何准粒子的图像，并使绝热和静态近似通常用于完善的海涅艾伦卡多纳（HAC）的方法不足。相反，我们提出了一个完全从头算动力学制定的问题内的多体扰动理论框架。目前的动力学理论表明，在电子自能中出现的结构与相关电子/声子态包的存在有关。这些状态出现在谱函数中，甚至在$T=0\,K$，揭示了零点运动效应所起的关键作用。我们给出了这些国家的物理解释，揭示其内部组成映射的多体问题的解决方案的特征值问题。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction of NH$_3$ gas on $α$-MoO$_3$ nanostructures $-$ a DFT investigation
采用密度泛函理论和B3 LYP/LanL 2DZ基组，研究了纯的、Ti、Zr和F取代的$α$ -MoO $_3$纳米结构的结构稳定性、电子性质和NH $_3$吸附性质.根据形成能讨论了$α$ -MoO $_3$纳米结构的结构稳定性。从HOMO-LUMO能隙、电离势和电子亲合势等方面讨论了原始的、Ti、Zr和F掺杂的$α$ -MoO $_3$纳米结构的电子性质。$α$ -MoO $_3$纳米结构可以通过合适的取代杂质进行微调，改善对氨的吸附特性，可用于混合环境中NH $_3$的检测。目前的工作提供了一个深入了解定制的$α$ -MoO $_3$纳米结构的NH $_3$检测。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall
Optical properties and electron transport in low-dimensional nanostructures
我们介绍了准零维量子纳米结构（如量子点或DNA分子）的电子转移理论和光学性质。该理论是基于准零维纳米结构中载流子的多重散射导致原子晶格对载流子的非绝热影响的表现。该理论基于非平衡格林函数和量子动力学方程。文中给出了三个小系统中电子运动的例子，并将理论结果与实验结果进行了比较。与实验的比较强调了电子-声子相互作用在纳米结构中的重要性。
2010-10-11 cond-mat.mes-hall
Raman spectroscopic investigations of carbon nanowalls
碳纳米管是一种二维的石墨纳米结构，在场发射、燃料电池催化剂载体和电池负极等方面具有广泛的应用前景。本文采用等离子体增强化学气相沉积法，在6500 ℃下，用N2/CH 4等离子体在Si衬底上生长了碳纳米线。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱对沉积的碳纳米线进行了表征。拉曼光谱技术得到的结果进行了广泛的研究。它表明存在D、G、D/、G/和D+D/带。这些频带进行分析，以获得有关CNW的详细结构信息。每个拉曼带的分析是使用洛伦兹拟合和他们的意义已经从CNW的角度进行了解释。进一步比较了碳纳米管与石墨烯、单壁和多壁碳纳米管拉曼光谱中出现的不同谱带。在分析过程中指出了碳纳米线与这些碳纳米结构的异同。我们对实验结果的详细分析表明，CNW与乱层石墨具有密切的相似性，即在彼此堆叠的石墨烯片中存在大量的缺陷。
2018-04-17 cond-mat.mes-hall
Probing the Role of Interlayer Coupling and Coulomb Interactions on Electronic Structure in Few-Layer MoSe2 Nanostructures
尽管过渡金属二硫属化物（TMD）材料中的层间力的性质较弱，但它们的性质高度依赖于在少层二维（2D）极限中的层数。在这里，我们提出了一个相结合的扫描隧道显微镜/光谱和GW的理论研究的电子结构的高品质的单层和几层MoSe 2生长在双层石墨烯。我们发现，电子（准粒子）的带隙，传输和光学现象的基本参数，减少了近一个电子伏时，从一个层到三个由于层间耦合和屏蔽效应。我们的结果描绘了一个清晰的图像的演变的电子波函数杂化的价带和导带的谷层的数目是改变的。这证明了范德华异质结构的层数和电子-电子相互作用的重要性，并有助于澄清它们的电子特性如何在未来的2D纳米器件中进行调整。
2015-03-18 cond-mat.mes-hall
Electronic transport in a two-dimensional superlattice engineered via self-assembled nanostructures
纳米科学提供了一个独特的机会，通过低成本，解决方案处理组装纳米级构建模块，从下而上设计现代材料。这些系统承诺电子能带结构工程不仅使用纳米级结构调制，而且还使用介观尺度空间图案化，尽管后者的实验实现具有挑战性。在这里，我们设计和制造了一种新型的人工固体堆叠石墨烯的自组装，近周期性阵列的纳米球，并在实验上观察超晶格微带效应。我们发现电导下降在相称的填充载流子每个超晶格晶胞，这是由石墨烯晶格的准周期性变形引起的迷你带的关键特征。当晶格应变较大时，这些凹陷变得更强。利用紧束缚模型，模拟了晶格形变对原子间跃迁积分的影响，证实了超晶格的输运行为。这种二维材料-纳米颗粒异质结构通过自组装实现了简易的能带结构工程，有望用于大面积电子学和光电子学应用。
2018-08-03 cond-mat.mes-hall
Quantum size phenomena in single-crystalline bismuth nanostructures
固体中导电电子能谱的尺寸相关量子化导致电子性质对相应尺寸的振荡依赖性。在具有典型能量Fermi EF~1 eV和自由电子质量m0量级的电荷载流子的有效质量m* 的常规金属中，量子尺寸现象仅在纳米尺度上提供显著的影响。在这里，我们的实验表明，在单晶半金属铋纳米结构的电子电导率非单调地减少的有效直径。在沿着特定的晶体取向生长的样品中，由于量子限制效应介导的金属到绝缘体的转变，电子电导率在约50 nm的尺度上突然增加。实验结果与理论预测相吻合。为了优化下一代超小型量子纳米电子电路的运行，应该考虑量子尺寸现象。
2016-11-20 cond-mat.mes-hall
Full-band electronic structure calculation of semiconductor nanostructures: a reduced-order approach
我们提出了一个有效的降阶技术的半导体纳米结构的电子结构计算，适合列入全波段量子输运模拟器。该模型是基于经验赝势法获得的散装带的线性组合，结合使用的问题匹配的基函数数值生成的奇异值分解。所提出的方法的效率和准确性的情况下，在无应变的GAN层中的空穴子带的色散关系证明。
2013-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study of the Electronic and Magnetic Properties of Defects in Carbon Nanostructures
理解石墨烯纳米结构的磁性有助于未来的自旋电子学应用。已知这些磁特性主要取决于缺陷的存在。在这里，我们回顾了我们最近的理论研究，使用密度泛函计算的两种类型的缺陷在碳纳米结构：取代掺杂与过渡金属，和sp $^3$型缺陷与有机和无机分子的共价官能化。我们专注于这些缺陷，因为它们可以用来在石墨烯基材料中产生和控制磁性。我们的主要结果总结如下：i）取代金属杂质是完全理解使用的模型的基础上的金属原子的$d$状态和与未重构的D $_{3h}$碳空位的缺陷能级之间的杂化。我们确定了三种不同的制度，与占领不同的杂交水平，这决定了这种类型的掺杂获得的磁性能; ii）1.0 $μ_B$的自旋矩总是诱导化学功能化时，一个分子化学吸附在石墨烯层通过一个单一的C-C（或其他弱极性）共价键。吸附物之间的磁耦合显示了一个关键的依赖于亚晶格吸附网站。这种效应类似于H吸附，然而，具有普遍性; iii）可以使用应变来控制替代金属杂质的自旋矩。特别是，我们表明，虽然镍替代是非磁性的平面和无应变的石墨烯，这些缺陷的磁性可以通过施加单轴应变或曲率的石墨烯层激活。这些结果为石墨烯及相关材料中缺陷诱导磁性的形成和控制提供了关键信息。
2013-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonreciprocal plasmons in one-dimensional carbon nanostructures
Max-Born-Institut（马克斯·玻恩研究所）；Center for Nanophotonics, NWO Institute AMOLF（纳米光子学中心，NWO AMOLF研究所）；ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究所）；ICREA-Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（ICREA-加泰罗尼亚研究高级学院）；POLIMA—Center for Polariton-driven Light–Matter Interactions, University of Southern Denmark（POLIMA-极化激元驱动光物质相互作用中心，南丹麦大学）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（丹麦高等研究院，南丹麦大学）
本研究通过偏置石墨烯纳米带和碳纳米管实现非互易等离子体控制，揭示电偏压可打破互易性，为非互易纳米光子学提供新平台。
2025-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electronic Raman Scattering On Individual Single Walled Carbon Nanotubes
我们报告的实验测量的电子拉曼散射共振条件下的电子在单个单壁碳纳米管（SWNTs）。在低频范围的非弹性拉曼散射揭示了单粒子激发特征，并且提取了半导体单壁碳纳米管（14，13）的布里渊区中心周围的电子结构的色散。
2014-05-09 cond-mat.mes-hall
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
Zitterbewegung of electronic wave packets in semiconductor nanostructures
本文研究了Ⅲ-Ⅴ族锌半导体量子阱中电子波包由于自旋轨道耦合而产生的齐特效应。我们的研究结果为这一基本效应提供了直接的实验证据，证实了一个长期存在的理论预测。对于电子在谐振量子线中的运动，我们通过数值计算和解析方法找到了使zitterbewegung最大化的共振条件。
2005-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Prediction of Carbon Nanostructure Mechanical Properties and Role of Defects Using Machine Learning
碳纤维和石墨烯基纳米结构，如碳纳米管（CNT）和缺陷结构，作为坚固和轻质材料具有非凡的潜力。一个长期存在的瓶颈是缺乏对原子尺度工程的理解和实施，以利用模量和拉伸强度的理论极限，其中只有一小部分今天通常达到。在这里，我们展示了CNT和任意3D石墨组件的机械性能的准确和快速预测，基于来自尖端反应MD模拟和机器学习（ML）的1000多条应力-应变曲线的训练集。比较了几种ML方法，结果表明，我们新提出的具有空间信息的分层结构图神经网络（HS-GNN）实现了对任何3D纳米结构的模量和强度的预测，在很大范围内的可能值中只有5-10%的误差。其可靠性足以满足实际应用，并且与现有ML方法相比有很大改进，偏差高达50%，并且与早期特定化学模型相比偏差为20%。该算法允许超过10倍的速度比传统的分子动力学模拟的机械性能预测，识别的缺陷和随机的3D形态的作用，和高通量筛选的3D结构增强的机械性能。这些算法可以扩展到100 nm大小的形态，扩展到化学相似的化合物，并经过训练以预测更广泛的性质。
2021-10-23 cond-mat.dis-nn 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
Observation of Electronic Raman Scattering in Metallic Carbon Nanotubes
我们提出了实验测量的电子贡献的拉曼光谱的单个金属单壁碳纳米管（MSWNTs）。光激发载流子被MSWNTs的石墨烯状线性电子子带中产生的低能电子-空穴对的连续体非弹性散射。MSWNTs中的光学共振产生明确的电子拉曼峰。这种共振电子拉曼散射是这些一维准金属的电子结构的独特特征。
2011-10-19 cond-mat.mes-hall
Selection rules for Raman-active electronic excitations in carbon nanotubes
碳同素异形体中的拉曼测量通常与振动模式的探索相关联。在这里，我们提出了一个理论的非共振非弹性光散射伴随着激发的子带间电子-空穴对在碳纳米管和预测的选择规则和偏振特性的主导子带间拉曼活性模式。
2011-11-06 cond-mat.mes-hall
Computational Determination of the Electronic Structure for different Graphene Quantum Dot geometries
碳纳米结构（如量子点）与辐射之间的相互作用可以在纳米材料内部产生不同的效应，使用计算方法可以预测这些效应并优化材料，从而实现所需的输出。在这项工作中，研究了原始石墨烯量子点的理论模型，可以解释电子特性的形状和尺寸依赖性，以及如何通过边缘纳米结构的功能化来调整带隙。
2022-05-06 cond-mat.mes-hall
Highly parallelizable electronic transport calculations in periodic Rhodium and Copper nanostructures
本研究扩展开源代码 TRANSEC 以支持横向周期性边界条件下的实空间原子尺度电子输运计算，并在 Cu、Rh 体相结构及大型 Rh 点接触中验证，为 Rh 晶界反射概率研究奠定基础。
2022-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A new multiscale modeling approach to unravel the influence of interlayer sp3 bonds on the nonlinear large-deformation and fracture behaviors of 2D carbon nanostructures under tension
Ludong University（鲁东大学）
本文提出了一种多尺度建模方法，用于研究二维碳纳米结构在拉伸下的非线性大变形和断裂行为，揭示层间sp3键对其性能的影响。
2025-12-17 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
Novel Nanoscroll Structures from Carbon Nitride Layers
纳米卷（纸莎草状纳米结构）是非常有吸引力的结构，用于各种应用，由于其可调的直径值和大的可及表面积。它们已成功地由不同的材料合成。在这项工作中，我们已经调查，通过完全原子分子动力学模拟，一系列的石墨烯状氮化碳（CN）二维系统的涡卷形成的动力学：gCN，三嗪基gC3N4，和heptazinebased gC3N4。我们的研究结果表明，稳定的纳米卷可以形成所有这些结构。可能的合成路线，以产生这些纳米结构也得到解决。
2014-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic properties of disclinated nanostructured cylinder
通过计算局域态密度，研究了微扰前后纳米柱的电子结构。连续规范场理论模型用于此目的。在该模型中，Dirac方程在曲面上求解。从其解计算局域态密度。考虑了两个七边形缺陷的情况。本文是我们以前工作[1]的扩展，其中比较了六方石墨烯网络中的一个七边形和一个五边形缺陷。发现了扰动圆柱结构的金属化。
2011-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Overhauser frequency shifts in semiconductor nanostructures
我们计算了半导体纳米结构中由于非平衡电子自旋和核自旋之间的超精细相互作用而产生的Overhauser频率偏移。频移取决于电子局域态密度和自旋极化以及电子和核自旋弛豫机制。与以前的计算不同，我们的方法考虑了低维半导体纳米结构中的电子约束，导致核自旋极化和Overhauser位移强烈依赖于位置。我们的研究结果解释了以前令人困惑的测量Overhauser位移在Al $_x$ Ga $_{1-x}$ As抛物量子阱显示电子自旋寿命和频率偏移之间的连接。
2008-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
