Electronic and Magnetic Properties of Small Fullerene Carbon Nanobuds: A DFT Study
利用密度泛函理论研究了碳纳米芽的电磁性质。碳纳米芽通过将可变尺寸的较小富勒烯（C20、C28、C36和C40）与（5，5）ACNT和（5，0）ZCNT连接而形成。富勒烯与CNT表面强烈相互作用，结合能在-0.93eV至-4.06eV范围内。在连接区附近的C-C键长从原始C-C键长增加。纳米芽的相对稳定性与环加成反应中的C-C键长和键角密切相关。通过键环加成形成的纳米芽在所有环加成中是最有利的。纳米芽的电子和磁性很大程度上取决于其结构单元的电子性质。C20和C40在碳纳米管上的附着打开了纳米芽的HOMO-LUMO能隙，而C28和C36导致费米能级附近的杂质态的增加。纳米芽的总磁矩变化范围为0.28μB ~ 4.00μB，这取决于富勒烯与碳纳米管之间的键合性质。结果概述了纳米芽作为混合碳纳米结构的潜力，以及它们的性质如何随着富勒烯的大小和类型而调整。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall
Varistor characteristics of a nano-device containing graphene and oxidized graphene: Verification by DFT + NEGF
采用密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）方法研究了扶手椅型石墨烯及其氧化石墨烯的电子输运和量子电导.计算的$I-V_b$（电流作为偏置电压的函数）特性的研究系统显示的隧道效应的偏置和栅极电压考虑。随着输运性质，电子性质，包括态密度（DOS）计算在所研究的系统。对结果的仔细检查表明，石墨烯的$I-V_b$曲线在某些偏置电压下表现为类似于$I\propto V_be^{λV_b}$，而对于含氧化石墨烯的形式，其趋势在整个施加的偏置范围内与电压依赖电阻器（VDR-可变电阻器）$I\propto V_b^β$的趋势相同。
2015-01-28 cond-mat.mes-hall
Membrane amplitude and triaxial stress in twisted bilayer graphene deciphered using first-principles directed elasticity theory and scanning tunneling microscopy
扭曲的石墨烯层对于给定的扭曲角产生具有预定波长的莫尔图案（MP）结构。然而，由于大的超晶胞，使用第一原理密度泛函理论（DFT）预测除了纯AB堆叠或AA堆叠石墨烯之外的任何角度的膜振幅是不可能的。在这里，在弹性理论中，我们将MP结构定义为最小能量配置，从而将高度振幅作为唯一的未知参数。后者由AB和AA堆叠的双层石墨烯的DFT计算确定，以消除所有拟合参数。良好的协议与扫描隧道显微镜（STM）的结果跨多个基板的扭曲角的函数。
2014-07-04 cond-mat.mes-hall
Diversity of behavior after collisions of Sn and Si nanoparticles found using a new Density-Functional Tight-Binding model
本文提出一种基于DFTB的新方法，通过MD模拟Sn和Si纳米颗粒碰撞，准确重现内聚能，并揭示了从核壳结构形成到反弹等多种碰撞现象。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall
Study of morphology effects on magnetic interactions and band gap variations for 3$d$ late transition metal bi-doped ZnO nano structures by hybrid DFT calculations
利用基于密度泛函理论（DFT）的电子结构计算，研究了半导体纳米结构的形貌对两个磁性掺杂原子之间的磁性相互作用的影响以及调节带隙的可能性，其中掺杂原子为3种后过渡金属（TM）- Mn，Fe，Co，Ni和Cu的$d$的双掺杂（ZnO）$_{24}$纳米结构。为了探索形貌效应，三种不同结构的主机（ZnO）$_{24}$纳米系统具有不同程度的空间限制，已被认为是：一个二维（2D）纳米片，一维（1D）纳米管和有限的笼形纳米团簇。本研究采用混合密度泛函理论精确地描述了所有系统的电子结构。它示出在这里，两个掺杂剂原子之间的磁耦合，仍然主要是反铁磁性的过程中的改变的形态从片状几何形状的笼形几何形状的主机系统，除了能量最稳定的双锰掺杂的情况下，这表明从铁磁性的过渡到反铁磁性耦合与主机系统的纵横比降低。然而，形状变化的效果对原始系统以及所有双掺杂系统的整体带隙变化具有显著影响，而与掺杂剂原子的性质无关，并且提供了用于容易地调节它们的光电性质的手段。
2015-12-25 cond-mat.mes-hall
Twisted ultrathin silicon nanowires: a possible torsion electromechanical nanodevice
纳米线已经被考虑用于纳米计量学中的许多应用。在这样的背景下，我们已经探索了使用扭曲的纳米线作为扭转纳米天平，以高精度探测分子水平上的力和扭矩的可能性，类似于库仑的扭秤静电计的纳米级系统。为了实现这一目标，我们进行了第一性原理研究扭曲的硅纳米线的结构和电子性质，在其原始和氢化的形式。结果表明，具有五边形和六边形截面的线是最薄的稳定的硅纳米结构。此外，对于小的扭转变形，所有金属丝都遵循胡克定律行为。氢化导致自发扭曲，但角弹性常数大大小于各自的原始形式。我们观察到相当大的变化，扭转后的纳米线的电子性质，这使得设想的可能性相关的扭转角变形与纳米线的电子输运。这可能最终允许在分子水平上直接获得原子间力的测量。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall
Atomic resolution STM imaging of a twisted single-wall carbon nanotube
我们提出了原子分辨STM图像的单壁碳纳米管（SWNTs）嵌入在一个结晶纳米管绳。虽然它们可能被解释为手性纳米管，但这些图像更一致地解释为具有淬火扭曲变形的非手性扶手椅管。在绳中的单壁碳纳米管中存在淬灭扭曲可以解释这样一个事实，即生长的块状纳米管材料和单个绳在低温下具有绝缘体般的导电性。
1998-04-16 cond-mat.mes-hall
Nanomechanics of CNTs for Sensor Application
基于碳纳米管的压阻效应，对加速度传感器进行了纳米级模拟。因此，从密度泛函理论（DFT）建立了一个紧凑的模型，与分子动力学（MD）的结果相比，以参数化的方式描述的力学碳纳米管。当用MD几何优化获得的原子构型进行DFT计算时，两种方法中感兴趣种类的CNT [（6，3）和（7，4）]的结果以令人满意的方式一致。几何优化产生碳纳米管的泊松比。因此，比较来自MD和DFT的值。模拟的最终目标是模拟碳纳米管在施加应变时的导电行为，但这需要进一步验证。在这里，我们提出了合适的碳纳米管的紧束缚模型的预测。
2017-07-03 cond-mat.mes-hall
Relaxation Effects in Twisted Bilayer Graphene: a Multi-Scale Approach
我们提出了一个多尺度的密度泛函理论（DFT）通知分子动力学和紧束缚（TB）的方法来捕捉相互依赖的原子和电子结构的扭曲双层石墨烯。我们校准的平带魔角是在$θ_{\rm M} = 1.08^{\circ}$通过重新调整不同的原子结构弛豫模型的层间隧穿作为一种方式来解决现有的原子和电子结构模型的不确定性，其预测的魔角之间变化很大$0.9^\circ \sim 1.3^\circ$。原子间力场的建立使用输入从各种堆叠和层间距离依赖DFT总能量，包括确切的交换和随机相位近似（EXX+RPA）。我们对石墨烯使用$\upsilon_{\rm F} \simeq 10^{6}$ ~m/s的费米速度，其比局域密度近似（LDA）值提高了约$\sim 15\%$。基于这个原子和电子结构模型，我们得到高分辨率的光谱功能与实验角度分辨光电子能谱（ARPES）。我们的原子和电子结构之间的相互依赖性的分析表明，层内弹性参数与DFT-LDA兼容，这是刚性的$\sim$ 30\%比广泛使用的反应经验键级力场，可以结合ESX +RPA层间电位产生魔角在$\sim 1.08^{\circ}$没有进一步重新调整的层间隧道。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall
Low-energy moiré phonons in twisted bilayer van der Waals heterostructures
本文提出一种基于构型空间和DFT的低能连续模型，高效计算扭转双层异质结构中的莫尔声子，揭示低能模式随扭转角的重排及位移场的莫尔周期性，并验证于石墨烯、MoS₂和MoSe₂-WSe₂。
2023-05-10 cond-mat.mes-hall
Why do Collapsed Carbon Nanotubes Twist?
我们研究的崩溃和随后的自发扭曲的碳纳米管的原位透射电子显微镜。一个定制尺寸的纳米管首先在显微镜中通过选择性地从母体多壁管中提取壳来创建。通过机械刺激使少壁、大直径的子纳米管塌陷，然后带状塌陷管自发地沿其长轴扭曲。原位衍射实验充分表征未塌陷和塌陷管。从实验观察和相关的理论分析，扭转的起源被确定为压缩应变由于电荷不平衡。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall
Electron and phonon transport in twisted graphene nanoribbons
我们从理论上研究了石墨烯纳米带在扭转变形下的电学、热学和热电输运性质。建模遵循非平衡格林函数的方法在弹道输运制度，通过\textit{ab-initio}密度泛函理论和经验原子间势，分别描述的电气和声子性质。我们考虑两种不同类型的变形，一个连续的扭曲的一个给定的角度施加到纳米，和两个连续的扭曲施加在相反的角度方向。从空间分辨电子本征通道、极化相关声子传输和热电优值等方面对数值结果进行了分析。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall
Dynamical corrections to the DFT-LDA electron conductance in nanoscale systems
利用含时电流密度泛函理论，我们解析地推导了纳米结直流电导的动态交换关联修正。修正涉及到在绝热局域密度近似下的含时密度泛函理论的零频率极限中计算的电导。特别是，我们表明，在线性响应的校正依赖于非线性的电子密度的梯度，因此，它是更明显的分子结比量子点接触。我们提供具体的数值例子来说明这些发现。
2005-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reply to Comment on "Dynamical corrections to the DFT-LDA electron conductance in nanoscale systems"
我们对荣格、博克斯和戈德比（arXiv：0706.0140）在我们的论文《物理学评论快报》上的评论作出了答复。94，186810（2005）。我们表明，在他们的评论中的结果不应该被视为一个迹象表明，真正的纳米结构的电导的粘度修正是小的。对密度和电流密度分布以及电子相关性的更精确处理可以在实际系统中产生大得多的校正。
2007-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen dioxide and ammonia gas molecules interaction studies on phosphorene nanosheet --- a DFT investigation
采用从头算方法研究了有害气体二氧化氮（NO $_2$）和氨气（NH $_3$）在磷烯纳米片（PNS）上的吸附行为.为了改善原始PNS的结构坚固性，我们在终止边缘处引入了氢和氟的钝化。氢和氟钝化的PNS的结构坚固性在形成能方面得到验证。本研究工作的主要目的是以PNS为基敏感材料，探测NO $_2$和NH $_3$气体。根据平均HOMO-LUMO能隙变化、自然键轨道（NBO）电荷转移、HOMO-LUMO能隙和吸附能研究了这些气体分子的各种优先吸附位点的吸附。值得注意的是，在PNS上吸附NO $_2$和NH $_3$时发现吸附能的负值，并且其在$-1.36$至$-2.45$ eV的范围内。本研究工作的结果表明，氢化和氟化的PNS可以有效地用作NO $_2$和NH $_3$分子的化学传感器。
2019-03-27 cond-mat.mes-hall
Controlling the Electronic Properties of Nanodiamonds Via Surface Chemical Functionalization: A DFT Study
采用密度泛函理论计算方法研究了化学功能化纳米金刚石的电子性质。HOMO-LUMO间隙和相对稳定性计算不同的表面功能化方案和金刚石微晶形态。化学装饰的大小和性质的HOMO-LUMO间隙考虑的各种系统的影响进行了详细讨论。我们的结论是，表面化学功能化有可能成为控制纳米金刚石的电子性质的一个可访问的路线。
2013-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spin current generation and magnetic response in carbon nanotubes by the twisting phonon mode
我们从理论上研究了碳纳米管中声子扭转模通过自旋-转动耦合引起的自旋电流和磁响应。由于扭曲模式产生的有效磁场会引起自旋和轨道磁化。感应自旋和轨道磁化具有径向和轴向分量。我们发现，交流纯自旋电流产生的扭曲声子模式。作为一个例子，估计的自旋电流和轨道磁化（10，10）扶手椅型纳米管的大小。我们发现，交流纯自旋电流是可检测的幅度时，扭转模式的频率是GHz的顺序，并发现轨道磁化大于自旋磁化。
2015-11-14 cond-mat.mes-hall
DFT screened-exchange approach for investigating electronical properties of graphene-related materials
采用密度泛函理论（DFT）框架下的屏蔽交换LDA方法（sX-LDA）对石墨烯和锯齿形石墨烯纳米带的能带结构进行了从头计算.在这种方法中的非局域电子-电子相互作用的结果在重整化的电子能带结构和费米速度相比，局域密度近似（LDA）内的计算给出了良好的协议与实验。类似地，锯齿形纳米带（ZGNR）中的带隙加宽超过200%，与基于准粒子能带结构的过去研究的带隙具有相似的量级。与LDA和GGA-PW 91计算结果相比，我们发现非局域交换对ZGNRs电子基态的自旋极化有明显的影响。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall
Structural and Electronic Properties of Graphdiyne Carbon Nanotubes from Large-Scale DFT Calculations
使用大规模的DFT计算，我们研究了扶手椅和锯齿形石墨二炔纳米管的结构和电子性质作为尺寸的函数。为了深入了解这些属性，我们提出了新的详细计算的结构弛豫能，有效的电子/空穴质量，和尺寸缩放的带隙的大小和手性的函数，使用精确的屏蔽交换DFT计算。这些计算提供了迄今为止最大的石墨二炔纳米管的结构和电子性质的系统评估-高达1，296个原子和23，328个基函数。我们的计算发现，锯齿形石墨二炔纳米管（GDNT）的结构更稳定相比，扶手椅GDNT相同大小。此外，这些大规模的计算使我们能够提出简单的分析公式，以指导未来的实验工作，估计这些独特的纳米管作为手性和直径的函数的基本带隙。虽然扶手椅型和锯齿型GDNT的带隙可以作为尺寸的函数进行调节，但这两种不同手性中的每一种的电导率明显不同。锯齿形GDNT具有更宽的价带和导带，并且预计具有比扶手椅型GDNT更高的电子和空穴迁移率。
2018-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-space excitation as an alternative to the Landauer picture for non-equilibrium quantum transport
虽然Landauer的观点构成了理解纳米尺度电子输运和实现非平衡格林函数（NEGF）形式主义的第一性原理实现的现代基础，但寻求另一种图像可能有利于量子输运过程的基本理解和实际计算。在此基础上，引入微正则图像，将有限偏压量子输运过程映射到漏源或多电极光激发，发展了多空间约束搜索密度泛函理论（MS-DFT）第一性原理电子结构和量子输运计算方法.进行MS-DFT计算的苯二硫醇单分子结，它表明，MS-DFT和标准的DFT-NEGF计算产生实际上等效的电子和传输数据。重要的是，“非平衡态总能量”在MS-DFT的变分收敛证明，这应该有重要的影响，在纳米器件的operando研究。建立一个可行的替代Landauer的观点，发达国家的形式主义应该提供有价值的原子信息，在下一代纳米器件的发展。
2020-06-06 cond-mat.mes-hall
Minimum thermal conductance of twisted-layer graphite nanofibers
我们研究了扭曲层石墨纳米纤维的热输运性质。我们发现，在扭曲层的存在下，石墨的声子热导显着的扭曲角的变化，并可以达到最小值，无论是在两个临界角$θ_1$和$θ_2$，符合规则$θ_1$ + $θ_1$ = $180^0$或正好在角度$θ$ = $90^0$。在某些结构中可以实现声子热导的大约50%的降低。我们揭示了扭曲效应主要影响光学模式，而几乎不影响声学模式。这种效应在声子态密度的更高和更多的范霍夫奇点中也是可见的。我们还指出，扭转角的热导率的行为与扭转层和非扭转层之间的重叠面积的变化相关联，并由其控制。有限尺寸效应被证明在定义局部最小值处的临界角中起着至关重要的作用，其中这些角取决于所研究的纳米纤维的尺寸，特别是锯齿形边缘和扶手椅边缘的宽度之间的比例。
2022-08-30 cond-mat.mes-hall
Inconsistencies in the Electronic Properties of Phosphorene Nanotubes: New Insights from Large-Scale DFT Calculations
与最近的报道相反，我们表明磷烯纳米管的电子性质是令人惊讶的丰富和复杂得多，比以前假设的。我们发现，所有的磷烯纳米管表现出复杂的直接到间接的带隙转变的纳米管直径减小-一个独特的属性没有在任何先前的研究中确定（声称直接或间接带隙），我们发现与大规模DFT计算。我们解决这些以前的不一致的轨道相互作用的详细分析，这表明，与减少纳米管直径的应变导致从直接过渡到间接的带隙的所有磷烯纳米管。我们表明，我们的研究结果是完全一般的，广泛的计算在几个交换相关泛函验证了我们的结论。最重要的是，我们的研究结果和分析解决了一个长期存在的问题，磷纳米管的电子特性，并带来关闭以前在这些独特的纳米结构相互矛盾的发现。
2018-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Twisted bilayer graphene from first-principles: structural and electronic properties
Harvard University（哈佛大学）；Nanyang Technological University Singapore（南洋理工大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）
本文通过第一性原理研究不同扭角下扭曲双层石墨烯的结构和电子性质，采用DFT方法获得放松的共轭结构，并与连续弹性模型对比，揭示费米速度和带宽与扭角的关系，为后续研究提供基础。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nano-photocurrent mapping of local electronic structure in twisted bilayer graphene
我们报告了一个相结合的纳米光电流和红外纳米显微镜研究的扭曲双层石墨烯（TBG），使访问本地电子现象的长度尺度短至20 nm。我们发现，光电流的变化标志在载流子密度跟踪本地超晶格态密度的TBG。我们使用这个属性来识别不同的局部扭转角的局部光电效应域。与光电流研究一致，红外纳米成像实验揭示了由扭曲角相关的带间跃迁主导的光学电导率特征。我们的研究结果提供了一个快速和强大的方法来映射TBG的电子结构，并建议类似的方法可以广泛应用于探测其他范德华异质结构中的莫尔超晶格的电子不均匀性。
2020-06-12 cond-mat.mes-hall
Quantum Hydrodynamic Theory for Plasmonics: Impact of the Electron Density Tail
多尺度等离子体激元系统（例如具有亚纳米间距的扩展金属纳米结构）在下一代纳米光子器件的开发中起着关键作用。在这些系统中的光学相互作用的精确建模需要精确的描述量子效应和远场特性。经典电磁学只能描述后者，而含时密度泛函理论（TD-DFT）可以提供完整的第一性原理量子处理。然而，TD-DFT变得计算上禁止的尺寸超过几个纳米，这是不相关的实际应用。在这篇文章中，我们介绍了一种基于量子流体力学理论（QHT）的方法，该方法包括动能的非局域贡献和电子密度的正确渐近描述。我们表明，我们的QHT方法可以预测等离子体激元能量和溢出效应的金属纳米粒子在良好的协议与TD-DFT预测，从而允许一个可靠和有效的计算量子和远场性能的多尺度等离子体激元系统。
2016-05-09 cond-mat.mes-hall
Electronic conductance of twisted bilayer nanoribbon flakes
我们研究了两个单层纳米带作为引线接触的扭曲双层石墨烯片的输运性质。我们分析了双层纳米线和单层接触的光谱方面的电导。低能输运性质由AB堆积的边缘态决定。值得注意的是，在这个能量区域中的电子电导并不依赖于铅的相对位置，与具有更对称的堆叠的双层薄片相比。我们将这一特征归因于这些低能量状态在薄片的AB边缘区域中的本地化，在薄片和纳米取向引线之间的接合处具有小得多的重量。
2015-06-12 cond-mat.mes-hall
Twisted nanoporous graphene/graphene bilayers: electronic decoupling and chiral currents
该研究用紧束缚模型与非平衡格林函数揭示NPG/石墨烯双层随扭曲角从强耦合到电子解耦的转变，并发现类Talbot干涉、手性电流及可由STM探测的态密度共振峰。
2024-08-09 cond-mat.mes-hall
The Quantum Transport of Pyrene and its Silicon-Dopped Variant: A DFT-NEGF Approach
采用密度泛函理论（DFT）结合非平衡格林函数（NEGF）方法，研究了芘分子及其硅掺杂变体在半无限铝纳米链之间的量子电导性质.在0.0 ~+2.0V的偏置电压范围内，以0.1V为步长，在-3.0，0.0和+3.0V的栅电位下进行了电子输运计算。在所考虑的偏置和栅电位下的电流-偏置曲线显示了负微分电阻（NDR）区域。讨论了门极的变化对负阻特性的影响，包括负阻峰的数目、偏置范围和峰值电流的最大值，并讨论了器件作为纳米开关和多纳米开关的潜在应用。给出了透射谱、态密度（DOS）和投影态密度（PDOS），讨论了透射随DOS和PDOS变化的规律，给出了零偏压下量子电导随栅电位的变化规律。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall
A DFT Study on the Electronic Structure of In-Plane Heterojunctions of Graphene and Hexagonal Boron Nitride Nanoribbons
六方氮化硼（h-BN）和石墨烯纳米带之间的结构相似性允许形成具有小链应力的异质结。前者的绝缘性质和后者的准金属性质的组合使得这种异质结构对于平板光电子学特别有趣。最近，实验证明，石墨烯和h-BN域的形状可以精确控制，并且可以产生尖锐的石墨烯/h-BN界面。在这里，我们研究了不同尺寸的石墨烯（h-BN）纳米晶畴夹在h-BN（石墨烯）纳米带之间形成面内异质结的电子和结构特性。研究了锯齿形终止的不同畴尺寸。结果表明，电荷密度是本地化的异质结的边缘，无论域的大小。这些材料呈现出具有铁磁行为的金属性质，其可用于纳米级的磁性应用。
2020-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Adapted Tight-Binding Electronic Structure Analysis of Carbon Nanotubes with Defects, Kinks, Twist, and Stretch
本文采用自适应的方法研究了形变和缺陷对碳纳米管电子结构和能带结构的影响。首先，采用自适应的方法来模拟布洛赫波。在此基础上，完全匹配层的技术被应用于开发一种方法来截断电子结构计算的计算域，而没有虚假的尺寸效应。这为计算纳米管中缺陷的电子结构和电学性质提供了一种有效而精确的数值方法。计算方法被应用于研究扭曲，拉伸和弯曲，有和没有各种类型的缺陷，对纳米管的能带结构的效果。具体而言，拉伸和扭曲的能带结构在无缺陷的导电和半导体纳米管的效果进行检查，并阐明与空位缺陷的相互作用。其次，研究了局域弯曲或扭结对电子结构的影响。最后，本文研究了5-8-5 Stone-Wales缺陷的影响。在所有这些设置中，完全匹配层方法使得能够计算具有无缺陷纳米管的带隙中的能量的局部非传播缺陷模式。
2020-09-08 cond-mat.mes-hall
Twisting Carbon Nanotubes: A Molecular Dynamics Study
我们用原子分子动力学方法模拟了碳纳米管的扭曲。计算了不同几何形状纳米管的单位长度的极限扭转角和变形能。结果表明，大管较难扭转，而小管具有较高的极限扭转比。对于多壁纳米管，锯齿形管比扶手椅形管能够承受更大的变形。我们观察了扭转过程中的表面变化。在断裂之前观察到结构缺陷的形成。
2009-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Properties of Carbon Nanotubes Calculated from Density Functional Theory and the Empirical pi-Bond Model
评估了FIREBALL实现的DFT模型对CNT电子器件建模的有效性。采用从头算紧束缚密度泛函理论（DFT）程序FIREBALL和经验最近邻π键模型计算了半导体锯齿形（n，0）碳纳米管（CNTs）的有效质量、带隙和透射系数，并对所有半导体n值5 <（=）n <（=）35进行了比较.有效质量的DFT值在n值17 <（=）n <（=）29的范围内与π键值相差+（-）9%，这对于电子器件应用是最重要的。在13 <（=）n <（=）35的范围内，DFT带隙比经验带隙小20-180 meV，这取决于泛函和n值。当CNT直径小于1 nm时，由于CNT的曲率较大，π键模型给出的结果与DFT的结果有很大的不同。对于（10，0）CNT，π键模型在远离带边的情况下很快变得不准确，并且对于n <（=）8，π键模型完全不准确。
2007-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of O2 and N2 on the conductivity of carbon nanotube networks
我们进行了单壁碳纳米管（SWNT）网络的实验，并与密度泛函理论（DFT）计算比较，以确定观察到的网络电导率对物理吸附的O2和N2的敏感性的微观起源。先前对孤立的原始单壁碳纳米管的传输函数的DFT计算发现，物理吸附的分子对它们的电导率几乎没有影响。然而，通过计算交叉单壁碳纳米管结的四端传输函数，我们表明，物理吸附的O2和N2确实影响结的电导。这可以被理解为由于通过分子轨道的跳跃而导致的隧穿概率的增加。我们发现，O2的效果比N2大得多，半导体而不是金属单壁碳纳米管结，与实验一致。
2010-01-14 cond-mat.mes-hall
Giant magneto-conductance in twisted carbon nanotubes
利用Landauer-Buttiker方法，计算了结构扭曲对导电碳纳米管中电子输运的影响。我们表明，即使是一个局部区域的扭曲散射的传播π电子，并诱导费米能级附近的（伪）间隙的开放。随后的电导降低可以通过施加轴向磁场来补偿，从而在干净的扶手椅型纳米管中产生扭曲诱导的巨正磁导。
2002-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Twisted Nano-optics: Manipulating Light at the Nanoscale with Twisted Phonon Polaritonic Slabs
最近的发现表明，当两层范德华（vdW）材料叠加在一起时，它们各自的面内主轴之间的相对扭转角，耦合系统的电子性质可以显着改变。在这里，我们证明了一个类似的概念可以扩展到光学领域，特别是传播极化激元，混合光-物质相互作用。要做到这一点，我们制造的堆叠组成的两个扭曲的平板的极性vdW晶体（MoO 3）支持低损耗各向异性声子极化激元（PhPs），和图像的传播时，后者发射的本地化源（金属天线）。我们的图像显示，在一个临界角的PhPs的iscurve曲线（确定在一个固定的频率的PhPs动量）经历了一个拓扑转变。值得注意的是，在这个角度下，PhP的传播沿着预定的方向（渠化区域）被强烈引导，而没有几何扩散（无衍射）。这些结果证明了一个新的自由度（扭转角），用于控制在纳米尺度的极化激元的传播与纳米成像，（生物）传感，量子应用和热管理的潜力。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electronic and magnetic properties of Co_n Mo_m nanoclusters with n+m = x and 2<=x<=6 atoms from DFT calculations
采用广义梯度近似，在全电子水平上对Co_n Mo_m（n+m=x，2<=x<=6）纳米团簇进行了密度泛函理论研究.讨论了纯钴和铼团簇的性质，然后分析了每个团簇尺寸x的相应混合团簇。我们发现，一个给定的集团的磁矩主要是由于Co的含量，并增加与增加n。另一方面，对于较大的磁矩S，磁各向异性变小。我们观察到的结合能，电子亲和势，平均键长的增加，以及在电离势，化学势，分子硬度和HOMO-LUMO间隙减少集群大小。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
H$_2$ dissociation over Au-nanowires and the fractional conductance quantum
采用密度泛函（DFT）总能量计算和非平衡Keldish-Green函数相结合的方法，分析了拉伸Au纳米线上H $_2$分子的解离及其对纳米线电导的影响.我们的DFT模拟再现的特征形成的金单原子链的电导接近%的电导量子$G_0 = 2e^2/h$。这些拉伸的金纳米线被证明是比金表面更好的H $_2$解离催化剂。纳米线电导的证据证实了这一点：虽然实际上不受分子氢的影响，但原子氢诱导了实验观察到的分数电导（$G \sim 0.5 G_0$）的出现。
2005-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impurity effects in twisted carbon nanotubes
该研究基于Anderson杂化模型分析扭曲碳纳米管的杂质效应，揭示了一维Weyl模式与杂质态杂化随浓度变化的迁移率隙相关行为，并与其他碳基材料对比，探讨了应用前景。
2025-05-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Twist instability in strongly correlated carbon nanotubes
我们发现，在扶手椅型碳纳米管中的电子液体的强Luttinger相关性导致了假定的扭曲Peierls不稳定性的起始温度的显着增强。这种不稳定性导致晶格在低温下发生自发的均匀扭曲变形，形成带隙的基态。根据耦合常数的值，umklapp电子散射过程可以帮助或竞争的扭曲不稳定性。在竞争的情况下，umklapp工艺在宽管中获胜。在窄管中，竞争的结果取决于电子-电子和电子-ph反向散射的相对强度。我们的估计表明，扭转不稳定性可以实现在自由站立（5，5）管。
2008-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electrical and Mechanical Properties of Twisted Carbon Nanotubes
我们评估了扭曲碳纳米管（NTs）所需的能量，并研究了这些扭曲对其电子结构和电学性质的影响。计算出的扭曲能量很高，表明大范围的扭曲不太可能是热激发的结果。扭曲强烈影响NTs的电子结构。通常，金属扶手椅型$(n,n)$ NT形成带隙，其最初与扭转角成线性比例，然后达到恒定值。这种饱和与向扁平螺旋结构的结构转变有关。扭曲的能量和带隙的值的强烈影响，通过允许在扭曲的结构中的结构弛豫。最后，我们使用Landauer-B{ü}ttiker公式计算了金属-NT-金属系统的电输运随NT畸变的变化。
1999-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Eshelby Twist on Thin Wurtzite InP Nanowires and Measurement of Local Crystal Rotation
我们已经进行了详细的研究含有轴向螺旋位错的InP纤锌矿纳米线的晶格畸变。Eshelby预测，这种系统应显示晶体旋转由于位错诱导扭矩。我们已经测量了个别线的扭曲率和位错伯格斯矢量，揭示了具有10纳米半径的纳米线具有高达100%的扭曲大于弹性理论估计。由变形引起的应变具有墨西哥帽状几何形状，这可以为载流子创建管状势阱。
2014-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon nanotube plectonemes: Loops of twisted helices
在弹性纤维中，扭曲的松弛常常导致构象的变化。我们探索这种模式，使用全原子计算和报告的形成新的超螺旋形状的单个碳纳米管（CNT）。扭转约束的碳纳米管的端部距离的减小导致自发成核和生长的纳米管plectoneme。我们开发了一个稳定图和理论框架的比较揭示了非本地范德华相互作用的重要性。在某些情况下，它们使超螺旋稳定到一定程度，其尖端局部扭结，然后不可逆地重建成无序但强化的结构，涉及$sp^3$键合。设计CNT和相关纳米级细丝的超螺旋构象的能力开启了在纳米级上的一组独特的可调功能特性的可能性。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Electronic and magnetic properties of twisted graphene nanoribbon and Möbius strips: first-principles calculations
采用第一性原理密度泛函方法，系统地研究了扭曲锯齿状石墨烯纳米带（ZGNRs）和新型石墨烯莫比乌斯带（GMS）的几何、电学和磁学性质.对ZGNRs和GMS的结构进行了优化，并考察了它们的稳定性。计算了分子的能级和自旋极化态密度。结果表明，对于扭曲的ZGNR，原子的键能随扭曲角的增加呈二次方下降，HOMO-LUMO带隙随扭曲角的变化呈类正弦变化。自旋密度的计算结果表明，ZGNR和GMS具有反铁磁基态，并在扭转过程中持续存在。在某些位置观察到GMS之字形边缘的自旋翻转。
2013-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density Functional Theory of doped superfluid liquid helium and nanodroplets
在过去的十年中，密度泛函理论（DFT）在其静态和动态的时间依赖的形式，已经成为一个强大的工具来描述掺杂液氦和液滴的结构和动力学。本文综述了自上一篇综述文章发表以来，在DFT框架下开展的有关这一领域的研究工作[M。Barranco等人，J.低温142，1（2006）]。此外，全面介绍了氦DFT的实际实现，这还没有在单独的文章中讨论或分散在现有的文献中。这是Taylor & Francis Group于2017年8月2日在Int. Rev. Phys. Chem. 36，621（2017）中发表的一篇文章的公认摘要，可在线获得：http://dx.doi.org/10.1080/0144235X.2017.1351672
2017-08-05 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Relation between charging times and storage properties of nanoporous supercapacitors
研究纳米多孔电极的动态和静态存储性能之间的相关性有利于基于超级电容器技术的进一步发展。虽然经典的密度泛函理论（c-DFT）很好地描述了电容对孔尺寸的依赖性，但是在文献中已经注意到缺乏能够正确估计充电时间的动态c-DFT扩展。在这里，我们开发了一个基于c-DFT的纳米孔内电解质的动态模型，并真实地描述了随时间变化的充电过程和最大静态电容。我们的计算表明，充电开始与时间的总电荷的平方根依赖性，然后遵循两个随后的指数趋势与显着不同的时间尺度，同意与发表的模拟。我们证明了完全充电时间对应于取决于孔隙大小的第一或第二指数趋势的时间尺度。此外，我们发现解析表达式，以适应广泛的参数的时间尺度。导出的相关性提供了充电时间与孔隙尺寸、施加电压和孔隙内最终离子密度的关系，使得这些表达式对于设计具有功率和能量特性的最佳组合的超级电容器是有用的。
2021-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of nanoscale twisted bilayer graphene
纳米级扭曲双层石墨烯（TBG）是非常不稳定的，并且会以低得多的能量将其结构转变为Bernal（或AB堆叠）双层。因此，纳米TBG的缺乏使其电学性质至今无法在实验中得到验证。在这项工作中，一个特殊的限制TBG中获得的两个连续的错位石墨烯片的重叠区域。TBG的受限区域的宽度从约22 nm逐渐变化到0 nm。利用扫描隧道显微镜，我们仔细研究了纳米TBG的结构和电子性质。我们的结果表明，纳米级TBG的平移对称性破缺对低能电子性质（包括扭转诱导的范霍夫奇异性（VHS）和局域态密度的空间调制）产生了强烈的影响。然而，当TBG的宽度减小到只有一个莫尔斑时，VHS能量以上的电子性质几乎不受量子限制的影响。
2017-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of quasi-bound states on coherent electron transport in twisted nanowires
扭曲电子波导的量子传输谱揭示了行波态和准束缚态之间的耦合。通过开边界薛定谔方程的直接数值解，我们挑出扭曲的影响，并显示如何存在的局域态导致Breit-Wigner或Fano共振的传输。我们还发现，准束缚态的能量增加扭曲，尽管沿波导的截面积恒定。虽然不同传输通道的混合预计会降低电导，但将局域能级转移到旅行态能量范围内可以减少其对相干传输的不利影响。
2010-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Finite-gap twists of carbon nanotubes and an emergent hidden supersymmetry
我们考虑径向扭曲的纳米管在低能量近似下的动力学是由一个一维狄拉克方程。的纳米管的机械变形反映了一个有效的矢量势的存在。我们讨论扭曲的碳和氮化硼纳米管，变形引起周期性和非周期性的有限间隙哈密顿。利用这些系统与可积的Ablowitz-Kaup-Newell-Segur族的密切关系，研究它们的光谱性质以及计算（局部）态密度。我们发现，一个非线性的隐藏的超对称性产生的本地超荷自然地出现在有限间隙配置的扭曲纳米管的时间反演对称性。范霍夫奇点的性质编码在它的结构。
2013-04-29 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Supersymmetric twisting of carbon nanotubes
利用矩阵达布变换，构造了扭曲碳纳米管的超对称精确可解模型。我们推导出这些系统的格林函数，并计算出局域态密度。扭曲的碳纳米管的显着的例子产生，其中的背散射被抑制和束缚态存在。我们发现在束缚态局域化的区域，局域态密度减小。确定了束缚态能量对纳米管的渐近扭转的依赖关系。我们还证明了每一个构造的非扩张一阶矩阵系统都具有一个适当的非线性隐超对称结构和一个非平凡的分次算子。
2012-02-28 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Density functional study of twisted graphene $L1_0$-FePd heterogeneous interface
石墨烯在$L1_0$ -FePd（001）上的吸附是近年来实验研究的热点，石墨烯的蜂窝结构与四元合金表面之间存在着明显的晶格对称性错配。在这项工作中，我们报告的密度泛函研究其原子尺度的配置，电子和磁性，吸附机制，这还没有得到很好的理解，在以前的实验研究。我们提出了各种原子尺度的模型，包括简单的非扭曲和低应变扭曲的接口，并分析其能量稳定性进行结构优化使用的范德华相互作用的DFT-D2和optB 86 b-vdW泛函。DFT-D2的最稳定结构的结合能达到$E_\mathrm{B}=-0.22$ ~eV/atom（optB 86 b-vdW的最稳定结构的结合能为$E_\mathrm{B}=-0.19$ ~eV/atom）。计算得到的FePd-石墨烯间距约为2 μ m，成功地再现了实验值。我们还发现了特征行为：$π$带的调制，吸附能的位置依赖性的抑制，和\color{blue}云纹状\color{black}波纹屈曲的上升。此外，我们的原子结构有望帮助建立低成本的计算模型，用于研究$L1_0$合金/二维界面的物理性质。
2022-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles vs. semi-empirical modeling of global and local electronic transport properties of graphene nanopore-based sensors for DNA sequencing
使用第一性原理量子输运模拟，基于非平衡格林函数形式主义结合密度泛函理论（NEGF+DFT），我们研究了总的和局部的电子电流的变化与锯齿形边缘（ZGNR）托管纳米孔的平面内的DNA核碱基插入到孔诱导。我们发现，在将核碱基置于小直径\mbox{$D=1.2$ nm}的纳米孔内的最可能位置（根据分子动力学轨迹）后，两端ZGNR +纳米孔器件的零偏压电导发生了相当大的变化。虽然这种效应随着纳米孔尺寸增加到\mbox{$D=1.7$ nm}而降低，但是ZGNR +纳米孔和ZGNR +纳米孔+核碱基系统中的电流之间的对比度可以通过施加小的偏压$V_b \lesssim 0.1$ V来增强。这在微观上解释为由于DNA核碱基诱导的ZGNR边缘周围的局部电流密度的空间分布的改变。我们使用NEGF结合自洽电荷密度泛函紧束缚（NEGF+SCC-DFTB）或自洽扩展Hückel（NEGF+SC-EH）半经验方法重复相同的分析。我们发现从NEGF+DFT获得的结果与从NEGF+SCC-DFTB或NEGF+SC-EH方法获得的结果之间的巨大差异在选择用于快速DNA测序的最佳纳米电子传感器的{ \em in silico}设计的适当计算算法时可能非常重要。
2014-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
First-principles structure search for the stable isomers of stoichiometric WS2 nano-clusters
在本文中，我们采用进化算法与全势能密度泛函理论（DFT）计算进行全面的搜索化学计量（WS 2）n纳米团簇（n=1-9）的稳定结构，在三个不同的交换相关泛函。我们的研究结果表明，n=3，5，8是WS 2纳米团簇的低温幻尺寸的可能候选者，而在600开尔文以上的温度下，n=5和7在所研究的系统中表现出更高的相对稳定性。采用半定域PBE和BLYP泛函、杂化B3 LYP泛函、多体DFT+GW方法和含时DFT方法计算了最低能量异构体的电子性质和能隙.用力常数法计算了最低位异构体的振动光谱，并计算了团簇的红外光谱和热自由能。采用含时密度泛函方法计算了WS 2纳米团簇最低能量异构体的全吸收光谱和光学带隙。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Phase behavior of a confined nano-droplet in the grand-canonical ensemble: the reverse liquid-vapor transition
采用蒙特卡罗模拟方法，研究了等化学势下，纳米尺度球形腔中Lennard-Jones流体的平衡密度分布和热力学性质.结果描述了一个单一的空腔与半渗透性的墙壁，以及在恒定的化学势形成的封闭的空腔的集合。计算结果进行了比较，使用经典的密度泛函理论（DFT）。结果发现，DFT计算给出了定量准确的描述的压力和结构的流体。理论和模拟都表明存在“反向”液-汽转变，即平衡态在大体积时为液体，但在小体积时变为蒸汽。
2009-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum hydrodynamics for nanoplasmonics
量子效应在纳米等离子体激元器件中起着重要的作用，例如小的金属簇和金属纳米壳。对于含有大量电子的结构，从头计算方法，如含时密度泛函理论（TD-DFT），往往是不切实际的，因为严重的计算限制。量子流体力学（QHD）提供了一个有价值的替代方案，通过表示电子布居作为一个连续的流体介质下的自洽和外部场的作用下演变。虽然相对简单，QHD可以包含量子和非线性效应，非局域效应，如电子溢出，以及交换和关联。在这里，我们展示了应用QHD方法的金属纳米壳的等离子体呼吸振荡。我们说明了这种方法的主要优点，通过比较系统的QHD结果与TD-DFT代码。
2018-07-28 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus
