Entropy driven stability of chiral single-walled carbon nanotubes
单壁碳纳米管是中空的圆柱体，可以通过在催化剂的界面处掺入碳而生长厘米长。它们显示半导体或金属特性，这取决于它们的螺旋度，这是在它们的生长过程中确定的。为了支持寻求一个选择性的合成，我们开发了一个热力学模型，涉及管催化剂的界面能，温度，以及由此产生的管手性。我们表明，纳米管可以生长手性，因为他们的纳米尺寸的边缘的构型熵，从而解释实验观察到的温度演变的手性分布。考虑到催化剂的化学性质，通过界面能，结构图和相图推导，这将指导一个合理的选择，催化剂和生长参数，以获得更好的选择性。
2018-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Supramolecular interaction of singlewall carbon nanotubes with a functional TTF-based mediator probed by field-effect transistor devices
通过场效应晶体管结构中的电输运测量和近红外吸收光谱研究了单壁碳纳米管与四硫富瓦烯（TTF）功能有机材料之间的超分子相互作用.结果清楚地表明，吸附的分子通过其芘单元作为电子受体的纳米管的电荷转移相互作用。暴露于碘蒸气会增强这种效应。与原始的碳纳米管场效应晶体管器件的比较表明，利用发生在超分子组装体中的电荷转移相互作用的可能性，其中介体单元用于抑制和增强外部信号。
2013-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Thermal Transport and Electrical Performance of Supercapacitors with Graphene/Carbon Nanotube Composite Electrodes
本研究采用恒电势和恒电荷分子动力学模拟，分析了石墨烯/碳纳米管复合电极的界面热传输与电学性能，发现水平堆叠的多层 CNT 排列为最优电极结构，为高效超级电容器设计提供了指导。
2023-11-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Vibration Damping of Carbon Nanotube Assembly Materials
减振在各种工程应用中非常重要，并且表现出良好的减振性以及高强度和模量的材料变得越来越重要。由于碳纳米管（CNT）的优异力学性能，可以开发新型的减振材料。本文介绍了最近的进展，包括我们的进展，在开发高阻尼宏观碳纳米管组装材料，如森林，凝胶，薄膜和纤维。在这些组装体中，碳纳米管的结构变形、碳纳米管连接节点处的拉链和解拉链、节点的加强和焊接以及碳纳米管或碳纳米管束之间的滑动在决定粘弹性和弹性方面起着重要作用。针对阻尼增强，微结构和界面设计的策略进行了讨论。
2017-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Chiral nanoparticle chains on inorganic nanotube templates
本研究利用非手性无机WS2纳米管作为模板，在高达550°C下实现金属和介电纳米粒子的手性组装，拓宽了纳米粒子制备技术范围，展示了多种材料的手性链结构。
2023-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Probing the role of carbon solubility in transition metal catalyzing Single-Walled Carbon Nanotubes growth
支持单壁碳纳米管生长的金属催化剂表现出不同的碳溶解度和化学反应活性。为了具体评估碳溶解度的作用，我们利用为Ni-C合金建立的紧密结合模型的物理透明度，开发金属碳模型，其中除了碳溶解度之外的所有属性都是相似的。这些模型被用来分析碳掺入机制，由此引起的金属/碳壁界面性质的修改，以及相关的纳米管生长机制。微调碳的溶解度被证明是必不可少的，以支持可持续的增长，防止增长终止的纳米颗粒封装或分离。
2017-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Curvature-Dependent Polarity of Interfacial Energy Flow in Functionalized CNT Polymer Nanocomposites: A Reactive Molecular Dynamics Perspective
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；University of Maryland（马里兰大学）
研究通过反应分子动力学模拟揭示曲率与PDA功能化共同调控碳纳米管-聚乙烯醇纳米复合材料界面能流的机制，阐明曲率对界面能量存储与耗散的调控作用。
2025-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.comp-ph
Frequency and Polarization Dependence of Thermal Coupling between Carbon Nanotubes and SiO2
我们使用平衡和非平衡经典分子动力学研究了从（10，10）CNT到SiO2衬底的热耗散。CNT-基板的热边界传导（TBC）计算从CNT-基板的温度差的弛豫时间，并从平衡时的界面热通量的时间自相关函数（格林-久保关系）。界面热流波动的功率谱和内部CNT能量分布的时间演化表明：1）热耦合由0-10 THz之间的长波长声子主导，2）高频（40-57 THz）CNT声子模式与亚40 THz CNT声子模式强耦合，和3）CNT声子和衬底声子之间的非弹性散射有助于界面热输运。我们还发现，低频纵向声学（LA）和扭转声学（TA）模式不转移能量的基板作为有效的低频横向光学（TO）模式。
2010-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extended Huckel theory for bandstructure, chemistry and transport. I. Carbon Nanotubes
我们描述了一种半经验原子基础扩展休克尔理论（EHT）技术，可用于计算体能带结构，表面态密度，电子传输和界面化学的各种材料在同一个计算平台。我们应用这种方法来研究多个技术上重要的系统，在本文中从碳纳米管（CNT）及其界面开始，在我们的后续论文中从硅基异质结构开始。我们发现，当它涉及到量子运输通过有趣的，复杂的异质结构，休克尔能带结构提供了一个公平的和实际的妥协之间的正交紧束缚理论（OTB）与有限的环境之间的可转移性大失真，和密度泛函理论（DFT）的计算是相当昂贵的相同的目的。
2006-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous measurement of pressure-dependent bulk and interfacial thermal properties in thermal interface materials using square-pulsed source thermoreflectance
School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学能源与动力工程学院）
本文提出一种平方脉冲源热反射法，用于在可控机械加载下同时测定热界面材料的热导率、体积热容和界面热阻，揭示了不同材料在压缩-卸载循环中的压力依赖热传输机制。
2026-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Taming quantum interference: a route to high electrical conductance in carbon nanotube assemblies
University of Warsaw（华沙大学）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Cincinnati（辛辛那提大学）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）；Cranfield University（克兰菲尔德大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；CIC nanoGUNE（nanoGUNE研究中心）；Simune Atomistics（Simune原子模拟公司）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所（ICN2），西班牙国家科学研究委员会和巴塞罗那自治大学系统）；Center for Terahertz Research and Applications - Centera 2, Centre for Advanced Materials and Technologies (CEZAMAT), Warsaw University of Technology（太赫兹研究与应用技术中心 - Centera 2，先进材料与技术中心（CEZAMAT），华沙理工大学）；Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基，巴斯克科学基金会）
通过原子级紧束缚非平衡格林函数计算和解析模型，研究碳纳米管结中的相干输运，揭示结结构对电子干涉的调控机制，为设计高电导、场稳定的碳纳米管导体提供原理。
2026-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi-level alignment at metal-carbon nanotube interfaces: application to scanning tunneling spectroscopy
在任何金属-碳纳米管界面处存在电荷转移，并且感生的界面场确定碳纳米管能带结构相对于金属费米能级的位置。在单壁碳纳米管（SWNT）的情况下，支持在金衬底上，我们表明，电荷转移引起的局部静电势扰动，从而引起所观察到的费米能级移动在扫描隧道光谱（STS）测量。我们还讨论了这项研究的相关性，最近的实验碳纳米管晶体管，并认为费米能级对准将是不同的碳纳米管晶体管与低电阻和高电阻接触。
1999-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality-Dependent Motion Transmission between Aligned Carbon Nanotubes
我展示了定向运动的碳纳米管（CNT）的行为，使用原子模拟。在界面处重叠的$π$轨道的网络充当齿轮齿，以将CNT的滑动运动转化为相邻CNT或\textit{viceversa}的旋转运动。这种正交运动传输的效率被发现强烈地依赖于管的手征性，通过它的原子的界面堆积配置确定。这些结果对纳米级运动传动系统的设计具有重要意义。
2019-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton thermal radiation from structure-sorted carbon nanotube membranes
针对体相半导体激子仅低温有光学峰、宏观SWCNT组装体传导加热下能否产生激子热辐射不明确的问题，研究观测到结构分选SWCNT薄膜850K下的激子热辐射，其高温稳定激子共振抑制自由载流子贡献、维持带隙下透明，为热发射和能量收集应用提供新可能。
2025-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Selective molecular capture mechanism in carbon nanotube networks
最近的空气污染问题引起了人们对开发高效空气过滤器的极大关注，而最有前途的候选者之一就是纳米纤维。我们在这里探索选择性分子捕获机制的挥发性有机化合物在碳纳米管网络进行原子模拟。结果进行了讨论，相对于两个关键参数，定义的纳滤性能，即捕获效率和流动阻力，这验证了碳纳米管网络的优势，具有高的表面积与体积比和原子级光滑的表面。我们还揭示了界面粘附和扩散的重要作用，通过网络的选择性气体运输。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stochastic model for transfer of gaseous particles in polymer/CNT nanocomposites with interfacial regions
提出考虑聚合物耗尽界面区的聚合物/CNT纳米复合材料气体输运随机模型，揭示自由体积导致的反常扩散及扩散系数随CNT密度变化的阈值效应。
2023-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Annealing effects on the magnetic and magnetotransport properties of iron oxide nanoparticles self-assemblies
本文系统研究真空退火对自组装Fe3O4纳米颗粒磁性与磁输运的影响，发现高温退火通过分解有机包覆层和改变表面氧化态显著降低电阻率并减弱自旋相关隧穿，揭示了界面组成与空间排布对隧道输运的关键作用。
2023-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Friction between Carbon Nanotubes: An Efficient Strategy to Strengthen Fibers
界面摩擦对碳纳米管基纤维、复合材料和器件的力学性能起着至关重要的作用。在这里，我们使用分子动力学模拟来研究压力对碳纳米管束内摩擦的影响。计算结果表明，在临界压力以上所有管塌缩时，管间摩擦力可增大1.5 ~ 4倍，这取决于管的手性和半径。此外，对于塌缩结构，总横截面积也显著减小，使得束更坚固。我们的研究提出了一种新的有效的方法来增强纳米管纤维，可能比碳纤维更强，可在环境条件下使用。
2009-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial studies in CNT fibre/TiO$_{2}$ photoelectrodes for efficient H$_{2}$ production
用于光（电）化学反应的一类有吸引力的材料是基于半导体金属氧化物和纳米碳（例如碳纳米管（CNT）、石墨烯）的混合物，其中纳米碳充当高度稳定的导电支架，纳米结构无机相可以固定在其上;最大化表面积并最小化电荷传输/转移电阻的结构。通过在CNT织物上的原子层沉积产生的TiO $_{2}$ /CNT光阳极被示出对于H $_{2}$生产（在$0.2V$ $vs Ag/AgCl$的$0.07 μmol/min$ $H_{2}$）是有效的，几乎使沉积在平面衬底上的TiO $_{2}$的性能加倍，具有$100 \%$法拉第效率。结果是合理的电化学阻抗谱测量的基础上，显示出一个大的减少，光电子传输电阻相比，控制样品和更高的表面积。低TiO $_{2}$ /CNT界面电荷转移电阻（$10 Ω$）与界面Ti-O-C键的存在和通过使用同步辐射的空间分辨扫描光电子显微镜（SPEM）确定的相应电子杂化一致。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Silver segregation to θ' (Al2Cu)-Al interfaces in Al-Cu-Ag alloys
用高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）观察了Al-Cu-Ag合金中θ'（Al 2Cu）析出相。沉淀物在位错环上形核，位错环上存在γ'（AlAg 2）沉淀物聚集体。这些位错环在θ'沉淀之前富集银。铝基体和θ'沉淀物之间的共格平面界面被两个原子层厚的银层装饰。这一层降低了Al-θ'界面能的化学成分。θ'相的横向生长伴随着银双层的扩展，导致相邻γ'相的银损失，并导致γ'相聚集体的劣化。
2012-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Towards Quantifying the electrostatic transduction mechanism in carbon nanotube molecular sensors
尽管碳纳米管场效应晶体管（CNT FET）在化学和生化检测中的应用前景广阔，但缺乏对传感器响应的定量理解。为了探索静电在传感器转导中的作用，用一组高度相似的化合物进行实验，所述化合物被设计为经由芘连接基团吸附到CNT FET上，并在环境条件下呈现一组已知的电荷状态。观察到酸性和碱性物种诱导相反符号的阈值电压偏移，与CNT FET的门控由局部电荷由于质子化或去质子化的芘化合物由界面水。栅极电压偏移的幅度由带电基团与CNT之间的距离控制。此外，与不带电的芘化合物的功能化显示出归因于其分子偶极矩的阈值偏移。这项工作说明了一种方法来生产CNT FET的关断栅极电压的控制值，更一般地说，这些结果将通知CNT FET的化学和生物化学传感器的响应的定量模型的发展。
2013-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Fully Atomistic Molecular Dynamics Investigation of the Simplest Model of Dry-Draw Fabrication of Carbon Nanotube Fibers
本文通过全原子分子动力学模拟证明仅靠范德华力横向相互作用的CNT束无法实现干法拉制制备CNT纤维，并揭示了相邻CNT束连接的关键条件及其导致模型失败的原因。
2023-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Programmed Wrapping and Assembly of Droplets with Mesoscale Polymers
大自然非常善于使用界面来构建结构，封装试剂和调节生物过程。受大自然的启发，我们描述了柔性聚合物基带，称为“介观聚合物”（MSP），以调节与液滴的界面相互作用。这产生了前所未有的鞭毛状结构和MSP包裹液滴形式的混合组装体。这些混合结构的成功制备取决于界面相互作用和定制的MSP组合物，例如具有对流体-流体界面具有明显不同的亲和力以及机械性质的结构域的MSP。MSP液滴相互作用的原位测量证实，MSP具有可以忽略不计的弯曲刚度，允许界面能驱动中尺度组装。通过利用这些界面驱动力，介观聚合物被证明是一个强大的平台，支持在流体中制备复杂的混合结构。
2021-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanism of Electrolyte-Induced Brightening in Single-Wall Carbon Nanotubes
虽然电解质添加到单壁碳纳米管的十二烷基硫酸钠悬浮液中已被证明会导致纳米管光致发光（PL）的显着增亮，增亮机制尚未得到解决。在这里，我们使用时间分辨PL衰减测量探测这种机制。我们发现，PL衰减时间增加了一个因素的2上添加氯化铯作为电解质。这样的增加直接平行于观察到的近一倍的PL强度，表明增亮的结果主要是从与激子扩散淬火网站的非辐射衰减率的变化。我们的研究结果表明，这些网站的数量减少的结果从电解质诱导的表面活性剂表面结构的重新取向，部分地除去口袋的水从管表面激子可以解离，从而强调了界面水的贡献激子复合过程。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bio-Inspired Aggregation Control of Carbon Nanotubes for Ultra-Strong Composites
高性能的纳米复合材料要求纳米组分在高质量分数或体积分数下具有良好的分散性和高度的取向性。然而，由于这些纳米尺寸的组分容易聚集，通往这种复合结构的道路受到严重阻碍。在这里，我们展示了一大步，以接近理想的复合结构的碳纳米管（CNT），其中所有的碳纳米管是高度包装，对齐，和非聚集，与浸渍聚合物作为界面粘合剂和砂浆，以建立复合结构。该策略基于生物启发的聚集控制，以将CNT聚集限制在20- 50 nm以下，这是由CNT生长决定的尺寸。碳纳米管/聚合物（双马来酰亚胺）复合材料经多级结构松弛拉伸后，拉伸强度达到6.27--6.94GPa，比碳纤维/环氧树脂复合材料提高一倍以上，韧性达到117--192MPa。我们预计，目前的研究可以推广到开发多功能和智能纳米复合材料，其中所有的纳米尺寸的组件的表面可以参加剪切传递的机械，热和电信号。
2015-06-05 cond-mat.mtrl-sci
The Best Features of Diamond Nanothread for Nanofiber Application
碳纤维，特别是由碳纳米管（CNTs）构成的碳纤维，由于其优异的物理性能，引起了科学界和工程界的广泛兴趣。在这项工作中，我们报告，我们发现，最近合成的新合成的金刚石纳米线（DNT）不仅具有良好的扭转变形能力，但也有良好的界面负载转移效率。与（10，10）碳纳米管束相比，（1）通过考虑七股纤维，在（10，10）CNT束中观察到的纳米管的扁平化在DNT金刚石纳米线束中没有观察到，这使得DNT束具有高的扭转弹性限度，几乎是从（10，10）CNT束获得的扭转弹性极限的三倍至四倍。拔出测试表明：（2）拔出测试表明，DNT金刚石纳米线束具有的界面传递载荷是CNT碳纳米管束的两倍以上，对应于在方面高一个数量级。(3)DNT束的界面剪切强度比CNT束高一个数量级。如此高的界面载荷传递效率归因于DNT的Z字形形态，其通过粘滑运动在界面处引入强的机械联锁效应（完全不同于CNT束中的载荷传递机制）。上述三个方面通常用于衡量纤维的性能。显然，这些有趣的特征使DNT金刚石纳米线成为构建下一代碳纤维的优秀潜在候选者。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Wide-Range Tunable Dynamic Property of Carbon Nanotube-Based Fibers
碳纳米管（CNT）纤维是由数百万个单独的管组装而成的。组装特征为纤维提供了丰富的界面结构，从而提供了各种能量耗散方式，如在低振动频率下的非零损耗角正切（>0.028--0.045）所反映的。含有缠结的CNT的纤维具有比由对齐的CNT纺成的纤维更高的损耗角正切。液体致密化和聚合物渗透，两种常见的方式来增加界面摩擦，从而纤维的拉伸强度和模量，被发现有效地降低阻尼系数。这是因为CNT束之间的滑动趋势也可以通过高填充密度和纤维内共价聚合物交联的形成而被很好地抑制。CNT/双马来酰亚胺复合纤维的损耗角正切最小，与碳纤维的损耗角正切几乎相同。在组装结构的更高水平，即多股CNT纱线，纤维间摩擦和滑动趋势明显影响纱线的阻尼性能，并且损耗角正切可以在宽范围内调节，与碳纤维、尼龙纱线或棉纱类似。宽范围可调的动态特性允许从高品质因数材料到耗散系统的新应用。
2015-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Role of contact bonding on electronic transport in metal-carbon nanotube-metal systems
我们研究了界面键的排列对金属-纳米管-金属体系电子输运特性的影响。采用非平衡Green泛函方法，结合紧束缚和扩展Huckel哈密顿量，计算了有限长无缺陷扶手椅型和锯齿型单壁碳纳米管与Au（111）金属接触的输运性质.我们的计算表明，电极材料不是唯一的因素，规则的接触透明度。事实上，对于相同的电极，但改变纳米管螺旋度，我们已经观察到由于频带混合和干扰的透射光谱的整体复杂的行为。这两种模型的比较表明，紧结合的方法不能给出一个令人满意的表示时，C-C和Au-C化学键的更准确的描述被认为是一个令人满意的传输函数。我们还研究了界面几何形状变化对导电的影响，发现接触纳米管的距离有显着的影响，而接触纳米管的对称性起着边缘，但明显的作用。
2006-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-organized composites of multiwalled carbon nanotubes and nematic liquid crystal 5CB: Optical singularities and percolation behavior in electrical conductivity
本工作讨论了填充有多壁碳纳米管（MWCNTs）和液晶（LC）复合材料的薄电光池中的光学奇异性和电导率行为。使用具有高纵横比的多壁碳纳米管$L/d\approx 300\div1000$和4-戊基-4-0-氰基联苯（4-pentyl-4-O-cyanobiphenyl））。通过将MWCNT（$0.0001\div0.1$ % wt）引入LC溶剂中并随后超声处理来制备复合材料。MWCNT浓度的增加（在$0.005\div0.05$ % wt之间）导致MWCNT的自组织和具有分形边界的微米级聚集体的形成。在约0.025%wt的逾渗阈值附近视觉观察到的跨越MWCNT网络的形成伴随着从非导电状态到导电状态的转变和光学奇异性的产生。实验结果表明，多壁碳纳米管与液晶介质之间存在强相互作用，多壁碳纳米管侧表面附近5 CB分子呈平面取向分布。据推测，光学奇点出现的结果与LC扰动的界面壳层覆盖的多壁碳纳米管簇的入射激光束的相互作用。讨论了界面壳层厚度在外加电场中的变化规律以及界面壳层厚度在各向同性转变附近的变化规律。
2009-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Groove-Assisted Global Spontaneous Alignment of Carbon Nanotubes in Vacuum Filtration
自从发现碳纳米管（CNT）以来，长期以来，创造宏观有序的CNT组装体或晶体一直是一个具有挑战性的目标，所述组装体或晶体在宏观尺度上保持单个CNT的一维量子性质。最近，报道了一种简单且控制良好的方法，用于通过真空过滤期间发生的自发全局对准来生产高度对准且密集堆积的CNT的晶片级结晶膜[ \textit{Nat.\ Nanotechnol} .] \textbf{11}，633（2016）]。然而，对这种全球协调机制的充分理解尚未实现。在这里，我们报告的一系列系统的实验结果表明，CNT的取向方向可以控制的表面形态的过滤膜中使用的真空过滤过程。更具体地说，我们发现过滤膜表面上预先存在的平行凹槽的方向决定了所得CNT排列的方向。此外，我们有意地使用衍射光栅在过滤膜上压印周期性间隔的平行凹槽，其以精确和可再现的方式成功地定义了CNT的全局对准的方向。
2019-12-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controlled Transition Metal Nucleated Growth of Carbon Nanotubes by Molten Electrolysis of CO$_2$
在熔融碳酸盐中电解CO $_2$已被引入作为一种替代机制，以高产率低成本地合成碳纳米材料。直到最近，CO $_2$被认为是无反应的，使其清除成为一个挑战。CO $_2$是人为全球变暖的主要原因，其利用和转化为稳定，有价值的材料提供了一个激励途径，以减缓气候变化。本研究的重点是在熔融碳酸锂中控制电化学条件，将从大气中吸收的CO $_2$分解成碳纳米管，并分解成各种宏观的CNT组装体，这可能对纳米过滤有用。通过改变阳极和阴极的组成和结构、电解液的组成和预电解处理、以及改变电流施加和电流密度，电化学制备了不同形貌的碳纳米管。通过SEM、TEM、HAADF、EDX、XRD和Raman等分析手段，对碳纳米管的形貌结构和碳纳米管熔融碳酸盐的生长机理进行了研究。CNT生产的主要商业技术是化学气相沉积，其更昂贵一个数量级，通常需要金属有机物而不是CO $_2$作为反应物，并且可以是高能量和CO $_2$排放密集的（携带高碳正足迹，而不是负足迹）。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Flux-closure domains in high aspect ratio electroless-deposited CoNiB nanotubes
我们报告的磁畴在铁磁CoNiB纳米管的成像具有很长的纵横比，通过化学镀制造。虽然轴向磁化是预期的长管制成的软磁材料，我们的证据方位域系列。我们尝试通过各向异性应变和/或晶粒尺寸与磁弹性和/或各向异性界面磁各向异性的相互作用来解释这些。这种材料可能是有趣的密集数据存储，以及曲率引起的磁现象，如自旋波传播的非互易性。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Recent advances in the internal functionalization of carbon nanotubes: synthesis, optical, and magnetic resonance studies
单壁碳纳米管（SWCNT）内部的中空为研究这种受限环境中的化学反应和研究管特性提供了独特的自由度。本文综述了如何将富勒烯、磁性富勒烯、富含$^{13}$ C同位素的富勒烯和有机溶剂封装在单壁碳纳米管中，使人们能够对它们的电子、光学和界面性质产生前所未有的了解，并研究它们的生长。通过高温退火将包封的C $_{60}$富勒烯转化为内管。内管独特的低缺陷浓度使其成为研究直径相关处理（如打开和关闭管）效果的理想选择。从富含$^{13}$ C的包封有机溶剂中实现了内管的生长，这表明富勒烯并不具有突出的作用，这为探索管内化学开辟了新的视角。磁性富勒烯，如N@C $_{60}$和C $_{59}$ N的封装是使用ESR证明。从富含$^{13}$ C的富勒烯生长内管提供了独特的同位素工程异源系统，其中外管含有天然碳，并且内壁可控地富含$^{13}$ C同位素。该材料能够识别内管的振动模式，否则内管的振动模式与外管模式强烈重叠。该材料的$^{13}$ C NMR信号对于小直径SWCNT是特异性的。温度和场相关的$^{13}$ C $T_1$的研究表明，一个统一的金属类电子状态的所有内管和一个低能量，3 meV的差距被观察到，被分配到一个长期寻求Peierls过渡。
2007-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Metal-Polypyridyl Complexes in Electronic Circuits
本文综述了金属-多吡啶配合物在电子电路中作为表面结合组装体的特性与应用，重点分析其合成、稳定性、可调性质及在分子电子学中的实际实现。
2024-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Macroscopically Self-Aligned and Chiralized Carbon Nanotubes: From Filtration to Innovation
本综述系统总结了碳纳米管宏观排列与手性化机制及方法的最新进展，重点介绍晶圆尺度人工径向和手性CNT薄膜的构建，并展示其在光电子器件中的独特应用潜力。
2023-12-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Transformation of spin information into large electrical signals via carbon nanotubes
自旋电子学（spintronics）利用电子的磁性，并在磁盘驱动器读取头的自旋阀中进行商业开发。目前，在基于对注入自旋极化源极和漏极之间的半导体沟道中的自旋的操纵的新型自旋电子器件中使用工业相关的半导体具有广泛的兴趣。然而，自旋信息到大的电信号的转换受到自旋弛豫的限制，使得磁阻信号低于1%。我们克服了这一长期存在的问题，在自旋电子学证明在5 K的非磁性通道是一个多壁碳纳米管，跨越1.5微米的高度自旋极化的锰氧化物La0.7Sr0.3MnO3的外延电极之间的间隙在设备中的61%的大磁阻效应。这种改进的出现是因为纳米管中的自旋寿命由于碳的小的自旋-轨道耦合而长，因为高的纳米管费米速度允许载流子停留时间不显著超过该自旋寿命，因为锰氧化物保持高度自旋极化直到锰氧化物-纳米管界面，并且因为界面势垒具有适当的高度。我们支持后者的声明，关于接口使用密度泛函理论计算。我们用这种化学性质和几何形状都不同的材料所做的实验的成功，应该会激发未来自旋电子学在材料选择上的冒险精神
2006-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diamond nanothread as a new reinforcement for nanocomposites
这项工作探讨了一种新的一维碳纳米材料，金刚石纳米线（DNT），作为纳米复合材料的增强应用。由于Stone-Wales相变缺陷的存在，DNT本质上具有不规则的表面，这有望增强非共价界面载荷传递。通过对DNT在聚乙烯（PE）基质中的一系列计算机模拟拔出研究，我们发现DNT和PE基质之间的载荷传递主要由非共价相互作用，特别是范德华相互作用主导。虽然氢化的DNT表面降低了界面处的范德华相互作用的强度，但DNT的不规则表面可以补偿弱键。这些因素导致DNT/PE界面的界面剪切强度与碳纳米管（CNT）/PE界面相当。我们的研究结果表明，DNT/PE界面的剪切强度仍然很高，即使斯通-威尔士转换缺陷的数量减少。它可以通过增加PE密度或向DNT引入官能团来进一步增强，这两者都大大增加了非共价相互作用。
2016-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Interface Probing by Dielectric Frequency Dispersion in Carbon Nanocomposites
界面仍然是限制理解和设计聚合物纳米复合材料的主要问题之一，因为它们的复杂性和决定最终复合材料性能的关键作用。本研究以多壁碳纳米管/硅橡胶纳米复合材料为代表，首次研究了高频介电色散与静态/动态界面特性之间的相关性。我们已经发现，界面连同其他介观结构参数（体积分数，分散，团聚）在制定的介电图案起决定性作用。弛豫时间的计算提供了界面极化偶极极化在所得介电弛豫的相对重要性。介电测量加上循环加载进一步揭示了显着的能力，介电频率色散在捕获的界面特性的演变，如一个特定的界面重建过程中发生的表面改性的样品。所有这些结果表明，高频介电谱是有助于探测静态和动态细观结构特性，特别是有效的相对薄弱的界面，这仍然是一个任务，许多其他技术不可能完成的复合材料。基于介电频散的分析，为聚合物纳米复合材料介观结构的优化设计和精确工程化奠定了基础。
2017-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Processing Dynamics of 3D-Printed Carbon Nanotubes-Epoxy Composites
碳纳米管（CNT）-聚合物复合材料是有前途的候选人的无数应用。自组织CNT-聚合物复合材料制造技术固有地对优化加工造成障碍，导致微结构缺陷，空隙形成、差的界面粘附性、润湿性和CNT在聚合物基质内的团聚。虽然可以通过额外的加工步骤如机械方法和/或化学功能化来实现微观结构的改善，但所得复合材料在结构和功能性能方面受到一定限制。在这里，我们证明了3D打印技术如直接墨水书写提供了CNT-聚合物复合材料的改进处理。工程纳米复合材料油墨通过微喷嘴的剪切诱导流动提供了一些益处，包括减少环氧树脂内的空隙数量，改善CNT分散和与环氧树脂的粘附，以及部分对齐CNT。这种微观结构的变化导致优越的机械性能和热传递的复合材料相比，他们的模具铸造的同行。这项工作证明了3D打印优于传统制造方法的优势，超越了快速制造复杂架构的能力，以实现制造具有更好结构和功能特性的CNT-聚合物纳米复合材料的改进的加工动力学。
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nanotubes Motion on Layered Materials: A Registry Perspective
在刚性材料的干燥和清洁的材料交界处，滑动能量景观的变化由泡利排斥的变化主导。当以相邻层中原子为中心的电子云在相互滑动时重叠时，就会发生这种情况。在这种情况下，存在界面表面的可渗透性和超润滑性之间的直接关系，无摩擦和无磨损的摩擦学状态。登记指数是一个纯粹的几何参数，量化的程度层间可渗透性，从而提供了一个简单而直观的方法，在刚性材料界面的滑动能量景观的预测。在本研究中，我们扩展了适用性的注册表索引非平行表面，使用模型系统的纳米管运动的平面六边形材料。我们的方法成功地再现了石墨烯上的碳纳米管的滑动能量景观计算使用Lennard-Jones型和Kolmogorov-Crespi层间电位。此外，它捕获使用h-BN ILP计算的氮化硼纳米管在六方氮化硼上的滑动能ε。最后，我们使用的注册表索引预测的异质结的碳纳米管上的六方氮化硼和氮化硼纳米管上的石墨烯，显示出显着降低的介电常数的滑动能量景观。对于这样的刚性界面，这预计将表现为超润滑运动。
2015-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Modeling and Inverse Identification of Interfacial Heat Conduction in Finite Layer and Semi-Infinite Substrate Systems via a Physics-Guided Neural Framework
Shanghai University（上海大学）；Tongji University（同济大学）；Zhejiang Laboratory（之江实验室）
本研究提出HeatTransFormer，一种物理引导的Transformer架构，用于解决界面主导的热扩散问题，实现对有限层和半无限基底系统中界面热传导的高效建模与反向识别。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Chip-Scale Aligned Chiral Carbon Nanotubes Exhibiting Giant Second Harmonic Generation
Rice University（莱斯大学）；University at Buffalo（布法罗大学）；J.A. Woollam Co., Inc.（J.A. Woollam 公司）；Lebanese University（黎巴嫩大学）；University of Utah（犹他大学）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）
该研究通过合成大规模对齐的单对映体螺旋碳纳米管薄膜，实现了对螺旋碳纳米管内在手性和反演对称性破缺的利用，观测到巨大小二倍频生成，展示了其在可扩展的螺旋碳纳米管电子和非线性光子学中的应用潜力。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interfacial closure of contacting surfaces
了解固体表面之间的接触是一个长期存在的问题，它对许多过程的物理学有很大的影响，如粘附，摩擦，润滑和磨损。在实验上，固体/固体界面的研究仍然具有挑战性的今天，由于缺乏实验技术，能够提供亚纳米级的信息之间埋在毫米的材料界面。然而，存在着强烈的兴趣，以改善材料的接触力学建模，以调整其界面特性（如热传输，摩擦）。我们在这里表明，接触表面之间的剩余间隙的基本特征可以使用高能量X射线同步辐射反射率测量。这种纳米间隙的存在对于固体的接触是普遍的。然而，在某些特殊情况下，它可以被删除时，吸引力接管排斥的贡献，这取决于高度和波长的凹凸分布（粗糙度）。这种不稳定性的标准情况下建立的范德华吸引力和弹性粗糙体压缩排斥力（赫兹模型）。这种崩溃的不稳定性的情况下，硅直接键合实验证实，使用高能X射线同步辐射反射率和粘附能量测量。在室温下实现完全封闭界面的可能性开辟了有趣的前景，以更小的热预算构建更强大的组件。
2019-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Femtosecond concerted rotation of molecules on a 2D material interface
Chiba University（千叶大学）；Universität Hamburg（汉堡大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学）；TU Bergakademie Freiberg（弗莱贝格工业大学）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research（UGC-DAE科学研究联盟）；European X-Ray Free-Electron Laser Facility（欧洲X射线自由电子激光设施）；Brandenburg University of Technology Cottbus-Senftenberg（勃兰登堡科技大学科特布斯-森夫滕贝格分校）
该研究通过超快光谱技术揭示了分子在二维材料界面的协同旋转现象，展示了光诱导电荷转移对宏观分子旋转和手性排列的影响，为设计可调界面动力学的分子系统提供了新路径。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Transport in Ultrahigh-Conductivity Carbon Nanotube Fibers
Rice University（莱斯大学）；University of Illinois Urbana–Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
研究揭示了超高导电碳纳米管纤维中量子输运的相相干机制，通过混合3D+1D模型解释了弱局域化效应及温度依赖性。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine learning based prediction of the electronic structure of quasi-one-dimensional materials under strain
我们提出了一个基于机器学习的模型，可以预测准一维材料的电子结构，而它们受到变形模式，如扭转和伸展/压缩。这里描述的技术适用于重要类别的材料，如纳米管，纳米带，纳米线，各种手性结构和纳米组件，对于所有这些，调整机械变形和电子场的相互作用是在文献中的一个活跃的调查领域。我们的模型采用了全球结构对称性和原子弛豫效应，受益于使用螺旋坐标来指定的电子领域，并利用一个专门的数据生成过程，解决了适应性方程的科恩-沙姆密度泛函理论在这些坐标。使用扶手椅单壁碳纳米管作为一个典型的例子，我们演示了使用该模型来预测与基态电子密度和核赝荷相关联的领域，当三个参数-即，纳米管的半径，其轴向拉伸，和扭曲每单位长度-被指定为输入。其他感兴趣的电子性质，包括基态电子自由能，然后可以用低开销的后处理进行评估，通常达到化学精度。我们还展示了如何核坐标可以可靠地确定从赝电荷场使用基于聚类的技术。值得注意的是，只有大约120个数据点被发现是足以准确地预测三维电子场，我们归因于对称性的问题设置，使用低差异序列的采样，并存在内在的低维特征的电子场。我们评论我们的机器学习模型的可解释性，并讨论其未来可能的应用。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Quantum materials interfaces: graphene/Bismuth (111) heterostructures
涉及石墨烯和铋的异质结构，具有在非常宽的能量范围内吸收光的能力，对于下一代光电子工程是有意义的。这种异质结构的技术应用的关键是对控制其性质的基本物理的理解。本文利用第一性原理计算研究了石墨烯与铋薄膜之间的界面相互作用。我们的研究揭示了与这些超晶格的莫尔物理学相关的非直观现象。我们显示了石墨烯衍生的狄拉克锥的保存，尽管接近衬底与大的自旋轨道耦合，石墨烯对铋的电子结构性质的更大影响，以及令人惊讶的存在的磁性溶液，仅略高于能量（由几毫电子伏）比非磁性结构，可能验证实验。这种与摩尔物理学相关的微妙和未预料到的现象有望在二维量子系统的异质组装的实际应用中发挥关键作用。
2020-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical bistability and hysteresis in graphene-CNT hybrid systems: from atomistic simulations to macroscale structural responses
The University of Osaka（大阪大学）；Okayama University（冈山大学）
通过分子动力学模拟和纳米压痕实验，研究了石墨烯-碳纳米管杂化体系的结构稳定性与力学行为，揭示了其力学双稳态和迟滞现象，并验证了模拟与实验的一致性。
2026-06-03 cond-mat.mtrl-sci
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
Nanoscale Water Behavior and Its Impact on Adsorption: A case study with CNTs and Diclofenac
本研究利用分子动力学模拟分析了水分子结构对双氯芬酸钾在单壁和双壁碳纳米管上吸附动力学的影响，发现水合层会显著改变吸附能垒，为优化水净化纳米材料的设计提供了重要指导。
2024-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
