Application-Driven Synthesis and Characterization of Hexagonal Boron Nitride on Metal and Carbon Nanotube Substrates
在二维材料中，h-BN是独一无二的，具有大的带隙（~6 eV）和高的热导率（>400 W/m/K），在电绝缘体中仅次于金刚石。迄今为止，大多数电子研究都依赖于从大块晶体剥离的h-BN;然而，对于可扩展的应用，该材料必须通过化学气相沉积（CVD）等方法合成。在这里，我们展示了单晶铂和碳纳米管（CNT）衬底上通过CVD合成的单层和少层h-BN，还比较了这些薄膜与沉积在更常用的多晶Pt和Cu生长衬底上的h-BN。在单晶Pt上生长的h-BN膜具有较低的表面粗糙度，并且比来自多晶Pt箔的膜在空间上更均匀，并且我们的电化学转移工艺允许这些昂贵的箔被重复使用而没有可测量的退化。此外，我们证明单层h-BN作为一种保护层，3.33 $\unicode{x212B}$屏障保护二硫化钼在高温下免受损害，并讨论了其他应用程序，利用保形h-BN沉积在各种基板上，在这项工作中展示。
2020-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principle study on the transition of electronic, mechanic and piezoelectric property of hexagonal Boron Nitride nanotube
一维纳米结构如纳米线和纳米管由于其结构、电学和磁学性质而引起人们极大的兴趣。本论文采用第一性原理计算方法研究了六方氮化硼纳米管（BNNT）的尺寸效应对电子、力学和压电性能的影响。结果表明，纳米管直径对BNNT的直接带隙有显著的调节作用，当直径从10个增加到16个时，BNNT的直接带隙从3.96eV增加到4.44eV。扶手椅型和锯齿型BNNT均具有较大的弹性模量，在纳米表面工程、摩擦学和纳米制造/纳米织物等领域具有广阔的应用前景。10-zag-BNNT和16-zag-BNNT的压电系数分别为0.084C/m ~ 2和0.13C/m ~ 2，具有很好的压电性，显示出在制造机械电功率发生器方面的良好潜力。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Imaging magnetic vortex configurations in ferromagnetic nanotubes
我们的图像的剩余磁化配置的CoFeB和坡莫合金纳米管（NTs），使用X射线磁性圆二色性光电子显微镜。这些图像提供了通量封闭配置的直接证据，包括全球涡旋状态，其中磁化点周向围绕NT轴。此外，微磁学模拟预测和测量证实，涡旋状态可以通过减少NT纵横比编程为平衡剩余磁化配置。
2017-01-06 cond-mat.mes-hall
Geometrical structure effect on localization length of carbon nanotubes
在紧束缚近似下计算了碳纳米管的局域化长度和态密度。通过与方形晶格管的相应结果进行比较，发现六边形结构对碳纳米管的态密度和局域长度行为有很大影响。
2005-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of vortex-nucleated magnetization reversal in individual ferromagnetic nanotubes
在铁磁纳米管（FNT）的均匀轴向磁化的逆转已被预测成核和传播通过涡旋域形成在端部。在动态悬臂梁磁强计测量的个别FNT，我们确定这些涡流的入口作为一个功能的应用磁场，并表明它们标志着成核的磁化反转。我们发现FNT的入射场敏感地依赖于FNT端面与外加场之间的夹角。微磁模拟证实了实验结果，并强调了在确定的逆转过程中的两端的重要性。通过我们的研究结果能够控制端部涡流的形成，这对于生产具有定制反转特性的FNTs是有希望的。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Magnetic properties of a long, thin-walled ferromagnetic nanotube
我们考虑一个长的，薄壁的铁磁纳米管的磁性。我们假设管由各向同性的均匀磁体组成，其自旋通过交换能，偶极-偶极相互作用能相互作用，并且还通过塞曼能量与外场相互作用。可能的稳定态是磁化沿管轴方向的平行态和磁化沿方位角方向的涡旋态。对于给定的材料，哪一个具有较低的能量取决于γ = R^2d/（L λ_x^2），其中R是管的半径，d是管的厚度，L是管的长度，λ_x是表征交换和偶极相互作用比率的固有长度尺度。当γ <1时，平行态获胜，否则涡旋态是稳定的。管中间的畴壁总是能量不利的，但它可以作为亚稳结构存在。在平行于轴磁化的管的端部附近，半畴结构将平行磁化逐渐转变为仅在管边缘处的涡旋，这是能量有利的。我们还考虑了在平行或垂直于管的外部磁场中的平衡磁化织构。最后，分析了纳米管和管阵列产生的磁场。
2013-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions in hexagonal, graphene-like lattice sheets and nanotubes under the influence of external conditions
在本文中，我们考虑了一类（2+1）D示意模型与四费米子相互作用，有效地用于研究凝聚态系统的平面晶体结构，特别是石墨烯。在这些模型中，对称性破缺是由于可能出现的凝聚体。特别注意的是在离散的手征和$\mathcal C$，$\mathcal P$和$\mathcal T$转换的框架中出现的凝聚物的对称性。此外，相应的碳纳米管的边界条件被认为是和它们的关系与外加磁场的影响进行了研究。为此，我们计算的有效潜力的纳米管模型，包括有限的温度，密度和外部磁场的影响。作为例子，我们在一个简单的Gross-Neveu模型中，只考虑一种凝聚体，对手征对称性进行了数值计算。我们还研究了在Aharonov-Bohm效应影响下的纳米管模型的相结构，并证明了Aharonov-Bohm相的大小、空间维度的紧致化和最初破坏的手征对称性的热恢复之间存在非平凡的关系。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall hep-th
Crossover between two different magnetization reversal modes in arrays of iron oxide nanotubes
从理论上研究了原子层沉积法生长的外径为50 nm的氧化铁纳米管有序阵列中的磁化反转与管壁厚度$d_{w}$的关系。在细管（$d_{w}<13$ nm）中，通过涡旋畴边界的传播来实现磁化反转，而在厚壁管（$d_{w}>13$ nm）中，通过横向畴边界的传播来驱动反转。管之间的静磁相互作用是导致阵列中的矫顽场减小的原因。我们的计算结果与最近报道的实验结果一致。我们预测，在考虑的长度尺度上，涡旋和横向磁化反转模式之间的交叉是一种普遍现象。
2011-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diameter-Controlled High-Order Vortex States and Magnon Hybridization in VSe2 Nanotubes
本研究通过密度泛函理论与Heisenberg建模，揭示VSe2纳米管中直径控制的高阶涡旋态（如3φ态）可实现传统系统禁止的轨道角动量选择定则下的磁振子杂化，为高OAM磁振子产生及自旋波信息传输提供无平台方案。
2025-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Vortex frequency locking and Shapiro steps in superconductor open nanotubes
本文提出利用三维超导开放纳米管消除周期性无序，通过将二维涡旋阵列限制为准一维涡旋链，从而在I-V曲线中实现显著的Shapiro台阶，为超导器件的电压稳定和涡旋成核频率调控提供新途径。
2025-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microwave generation and vortex jets in superconductor nanotubes
本研究基于含时金兹堡-朗道方程，预测超导体开口纳米管因几何导致的法向磁感应不均匀可在无边缘缺陷下产生涡旋图案，揭示了不同磁场下的涡旋态与微波振荡特性，为新型三维超导器件提供理论支撑。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Imaging stray magnetic field of individual ferromagnetic nanotubes
我们使用扫描纳米尺度超导量子干涉装置来绘制单个铁磁纳米管（FNT）产生的杂散磁场随外加磁场的变化。这些图像是在每个FNT被引导通过磁反转时拍摄的，并与对应于特定磁化配置的微磁模拟进行比较。在垂直于FNT长轴施加的磁场中，它们的磁化似乎通过涡旋状态反转，即配置与涡端域或-在足够短的FNT的情况下-与一个单一的全球涡。样品中的几何缺陷和由此产生的理想化的mangetization配置的失真影响测得的杂散场图案。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall
Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Dipole-Exchange Curvature Effects on the Spin-Wave Spectra of Magnetic Nanotubes
本研究探究磁性纳米管中自旋波动力学，分析Dzyaloshinskii-Moriya相互作用与曲率对自旋波非互易性、手性及频率特性的影响，揭示其在不同磁化态下的作用机制及径向各向异性的调控效应。
2025-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Magnetochiral Properties of Spin Waves Existing in Nanotubes with Axial and Circumferential Magnetization
我们报告的自旋波激发在个别22 nm厚的Ni80Fe20纳米管的直径约为150 nm的布里渊光散射（BLS）光谱的实验研究。在微波辐射下，我们解决了在纳米管中心的离散共振集范围从2.5到12.5 GHz。与最近的理论工作和微磁模拟相比，我们确定了不同的特征本征模取决于轴向，混合或涡旋配置。的混合和涡旋状态产生的模式与螺旋形的相位分布证实了一个不寻常的性质的模式归因于非互易自旋波。我们的研究结果提供了微观洞察管状自旋波纳米腔和磁手性效应的三维纳米磁学。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall
Breakdown of continuum elasticity due to electronic effects in gold nanotubes
基于第一性原理计算，发现金纳米管中费米能级附近的平坦能带导致曲率能不再遵循平方反比定律，揭示了电子效应对连续介质弹性理论的破坏。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding double-resonant Raman scattering in chiral carbon nanotubes: Diameter and energy dependence of the $D$ mode
我们提出了一个理论模型来描述双共振散射过程中的任意碳纳米管。我们使用这种方法来研究缺陷引起的$D$模式在CNT和解开的$D$模式的频率上的CNT直径和共振光学跃迁的能量的依赖性。我们的方法是基于六方晶格的对称性和几何考虑，因此，该方法是独立的精确模型，选择来描述电子能带结构或声子色散。我们最后澄清的直径依赖的拉曼模式，在过去的controversible讨论，并证明，根据实验条件，在一般情况下，可以测量两个不同的依赖性。我们还证明了具有任意手性指数的碳纳米管可以在其拉曼光谱中表现出$D$模式，与以前的基于手性的论点相反。此外，我们给出了一个直接量化的曲率诱导的声子频率校正的$D$模式的碳纳米管相对于石墨。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steering of vortices by magnetic-field tilting in superconductor nanotubes
提出基于含时金兹堡-朗道方程的方法，通过倾斜磁场角度操控含狭缝超导纳米管中的涡旋链与射流，实现可重构涡旋排列和GHz频率谱调节。
2024-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nondegenerate and almost hexagonal skyrmion lattices
我们得到了skymion场方程的最低能量解及其相应的涡旋结构。两个非退化的解决方案出现在相反方向的旋涡漩涡。该解决方案与极值属性，这有利于几乎六边形的阵列。我们预测，一个规则的六边形晶格必须有一个混合的skyrmion的两个漩涡。虽然我们的解决方案不能保持规范的磁化强度恒定在统一的，他们最大的偏差发生在自旋远离平面的区域，我们展示了如何改善这种情况。
2015-10-15 cond-mat.mes-hall
Quantitative magnetic force microscopy on permalloy dots using an iron filled carbon nanotube probe
我们的特点是一种新的磁力显微镜（MFM）探头的基础上，铁填充的碳纳米管（FeCNT）使用磁共振成像坡莫合金（Py）磁盘饱和在高磁场垂直于磁盘平面。通过将FeCNT探针描述为在其尖端具有单个磁致伸缩器，其有效磁荷由碳纳米管中包裹的铁丝的直径和其饱和磁化强度4 πM_s ~ 2.2 x 10^4 G确定，精确地模拟了实验数据。磁致伸缩探针能够定量测量样品表面附近的磁场梯度。横向分辨率由铁丝的直径~15 nm和探针-样品分离来定义。作为示范，磁场梯度接近的域和涡旋状态的Py点的表面成像。
2010-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum light in curved low dimensional hexagonal boron nitride systems
低维宽带隙半导体利用亚带隙激发为量子光学开辟了一个新的领域。在该领域中，已经报道了六方氮化硼（h-BN）承载单量子发射体（QE），将QE密度与周长联系起来。此外，过渡金属二硫属化物（TMDC）中的曲率/周长已经证明在QE形成中起关键作用。我们研究了一种曲率丰富的BN系统-准一维BN纳米管（BNNTs）通过无催化剂的方法制备。我们发现，未经处理的BNNT是一个丰富的来源稳定的QE和分析其发射功能下降到单个纳米管，比较分散/悬浮的材料。结合高空间分辨率的扫描电子显微镜，我们分类和针点发射源的规模小于20 nm，给我们一个一对一的验证发射源的尺寸小于激光激发波长，阐明纳米天线效应。出现了两种发射源：混合/包封BNNT。通过人工弯曲h-BN薄片，观察到类似的QE光谱特征。还证明了在商业产品和弯曲区域中使用的溶剂对排放的影响。BNNT中QE的“开箱即用”可用性，没有加工污染，是解开其原子特征的里程碑。这些发现为QE的精密工程开辟了可能性，将h-BN置于TMDC QE的类似“保护伞”下，并提供了一个模型，用于解释使用电子/离子辐照和化学蚀刻的QE空间定位/形成。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Shaping electron wave functions in a carbon nanotube with a parallel magnetic field
一个磁场，通过它的矢势，通常只在横交于磁场的方向上引起电子波函数的可测量的变化。在这里，我们从实验和理论上证明，在碳纳米管量子点，结合圆柱形拓扑结构和二分六边形晶格，沿纳米管轴的磁场的影响也电子态的纵向分布。在我们实验中的高磁场（高达17 T）下，波函数可以从两端具有节点的“半波谐振器”形状一直调谐到一端具有波腹的“四分之一波谐振器”形状。这又导致电导对磁场的明显依赖性。我们的结果表明，在具有非平凡晶格和拓扑结构的量子系统中，利用磁场控制波函数是一种新的策略。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall
Effect of hexagonal patterned arrays and defect geometry on the critical current of superconducting films
理解钉扎对超导体中涡旋动力学的影响是控制临界电流值的关键因素。大规模的涡动力学模拟可以提供一个合理的方法来实现这一目标。在这里，我们使用含时的金-朗道方程来研究人工制造的钉扎中心周期性地排列在六角晶格中的超导薄膜。我们计算的临界电流密度为各种几何形状的钉扎中心-改变它们的大小，强度和密度。此外，我们揭示了图案失真的磁场依赖的临界电流的影响。我们比较我们的结果直接与现有的实验测量图案的锗-锗薄膜，获得良好的协议。我们的研究结果提供了重要的系统性的见解钉扎机制，在这些人工钉扎景观，并打开了一条路径，定制超导薄膜所需的临界电流行为。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Correlation of Magnetic State Configurations in Nanotubes with FMR spectrum
针对磁性纳米管磁构型表征难题，提出利用剩磁场铁磁共振谱（RFMR）结合微磁模拟、一阶反转曲线测量，揭示不同饱和场方向下纳米管的多种自旋构型及演化规律，为高密度磁存储相关的磁态表征提供了有效方法。
2024-08-18 cond-mat.mes-hall
Armchair carbon nanotube on Pt and hBN/Pt: from strong metallic contact to coherent spin transport regime
本文通过第一性原理研究 Pt(111) 上扶手椅型 (4,4) 碳纳米管的自旋轨道邻近效应，发现插入 hBN 可恢复 Dirac 锥并实现几乎完美的横向自旋极化，为相干自旋输运提供了条件。
2024-09-02 cond-mat.mes-hall
The magnonic limit of domain wall propagation in ferromagnetic nanotubes
我们报道了场驱动的铁磁纳米管中涡旋状畴壁的研究。这种特殊的几何形状产生了静态壁配置的特殊特征，这显著地影响其动态。不像畴壁在平坦的条带中，畴壁传播的左右对称性被打破。此外，畴壁速度不受Walker击穿的限制。在足够大的磁场下，畴壁速度达到自旋波的速度（约1000 m/s），并且此后与自旋波的直接发射相关联。运动的畴壁保持其主要结构，但具有特征性的自旋波尾。这种拓扑孤子的空间分布由自旋波色散决定。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall
Effects of electrostatic interactions on Kapitza resistance in hexagonal boron nitride-water interfaces
纳米尺度体系中的静电相互作用会影响传热机理和界面性质。本研究利用分子动力学模拟探讨不同静电作用对六方氮化硼-水系统Kapitza电阻（$R_k$）的影响。六方氮化硼纳米管（hBNNT）-水界面处的Kapitza电阻随着纳米管直径的增加而减小，这是由于单位表面积上的水分子聚集更多。硼和氮化物上部分电荷的增加导致$R_k$的还原。随着部分电荷的增加，观察到hBNNT和水之间的氢键更好，而水分子的结构和顺序保持不变。然而，向水中加入NaCl盐对界面热传递没有任何影响。$R_k$随电解质浓度保持不变，因为离子和hBNNT之间的累积库仑相互作用与水分子相比显著更小。此外，电场强度对界面传热的影响也研究了通过提供均匀的正，负表面电荷的最外层hBN层。$R_k$几乎与所施加的电场的实际范围无关，并且对于极端场强，随着电场的增加而减小，直到发生电冻结现象。水分子朝向带电表面的有序化导致分层效应的增加，从而导致在存在电场的情况下$R_k$的减少。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.chem-ph
Nanoscale multifunctional sensor formed by a Ni nanotube and a scanning Nb nanoSQUID
纳米级磁铁可能会成为下一代记忆的基石。为了探索它们的功能，纳米级的磁传感是关键。我们提出了一个多功能的组合的扫描纳米尺寸的超导量子干涉仪（nanoSQUID）和镍纳米管连接到一个超软悬臂作为磁性尖端。我们绘制并分析了Ni管和Nb nanoSQUID之间的磁耦合，展示了SQUID结构中捕获的Abrikosov涡旋的成像-这对于排除虚假磁信号很重要-并揭示了nanoSQUID作为超灵敏位移检测器的高潜力。我们的研究结果为纳米磁性和超导性的基础研究开辟了一条新的途径。
2013-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Curvature-mediated spin textures in magnetic multi-layered nanotubes
对人工设计的三维磁性纳米结构的科学和技术探索开辟了通往令人兴奋的新物理现象的道路，这些物理现象源于三维空间中自旋纹理、拓扑结构和挫折的复杂性增加。理论预测，平衡磁基态的二维系统，反映了对称（海森堡）和反对称（Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction））之间的竞争交换相互作用显着修改曲面上的局部曲率半径时，变得可比的基本磁长度尺度。在这里，我们提出了一个8 nm的薄磁性多层膜的自旋织构的生长诱导的面内各向异性和沉积在弯曲的表面上的1.8 μm长的非磁性碳纳米线，半径为67 nm的实验研究。利用磁性软X射线层析成像技术，以约30 nm的空间分辨率恢复了该纳米管中的三维自旋构型。在纳米管的两端上的两个涡旋配置与相反的循环之间的过渡发生通过畴壁，该畴壁相对于线轴以倾斜角度对齐。三维微磁模拟支持的实验观察，并表示可视化的曲率介导的磁共振。它们还允许磁性多层纳米管的磁性值的定量估计。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall
Hierarchy of gaps and magnetic minibands in graphene in the presence of the Abrikosov vortex lattice
我们确定的带隙结构的石墨烯封装在六方氮化硼和受到磁场的Abrikosov晶格的涡旋在下面的超导薄膜。该光谱具有一个零能量的非色散磁性迷你带，由迷你带光谱中的最大间隙与一对迷你带分开，这对迷你带类似于石墨烯中略微加宽的第一朗道能级，表明$ν= \pm 2$量子霍尔效应态的持久性。此外，我们确定偶尔合并点的磁迷你带的特点狄拉克型分散在连续的迷你带边缘。
2015-12-13 cond-mat.mes-hall
Quantum sensing with spin defects in boron nitride nanotubes
本文提出利用氮化硼纳米管中天然碳相关自旋缺陷作为新型量子传感器，结合高表面积与全方位自旋控制，通过动态解耦提升相干时间超300倍，并实现微流控中顺磁离子的高灵敏化学检测，浓度比hBN基系统低近1000倍。
2025-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Micromagnetic modelling of magnetic domain walls in curved cylindrical nanotubes and nanowires
我们研究了曲率对弯曲圆柱形纳米管和纳米线中畴壁构型的能量和稳定性的影响。我们使用微磁学模拟计算的相图中的横壁（TW）和涡流壁（VW）状态的管，找到基态配置和亚稳区，这两种类型的壁可以存在。曲率的引入将TW是基态畴壁的范围移动到更高的直径，并增加了亚稳性的范围。我们解释这种行为主要是由于曲率引起的有效Dzyaloshinskiii-Moriya长期的交换能。此外，我们定性地证明了相同的行为在固体圆柱形纳米线。比较管和线，我们观察到如何，而在管曲率往往会抑制从TW到VW的变换，在电线中，它促进了包含布洛赫点的VW到TW的变换。这些发现对三维几何结构中畴壁的基本理解以及未来畴壁器件的设计具有重要意义。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Observation of Acoustic Valley Vortex States and Valley-Chirality Locked Beam Splitting
这封信报告了一个实验观察的经典版本的谷极化状态在一个二维六边形的声波晶体，其中的反演对称性破缺的散射诱导一个全向频率间隙。利用外高斯光束选择性地激发出携带特定线动量和轨道角动量的声谷态，并根据动量守恒准则由晶体外的压强分布方便地确定声谷态。通过扫描晶体内部的相位分布，可以直接表征这种有趣的晶体状态的涡旋性质。此外，我们还观察到一种特殊的光束分裂现象，即分离光束由不同的谷线构成，并锁定在相反的涡旋手征上。特殊的声音传输，编码与谷手性锁定信息，可以作为设计概念新颖的声学设备与非常规功能的基础。
2016-12-31 cond-mat.mes-hall
Spatially resolved quantum magnetometry and stray-field reconstruction of permalloy microdisks using boron-vacancy centers in hexagonal boron nitride
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research（莱布尼茨固体与材料研究所）；National Institute for Materials Science（国家物质材料研究所）
本研究利用转移的六方氮化硼中硼空位自旋缺陷，对坡莫合金微盘进行空间分辨量子磁力测量，定量重建了面外杂散场分布，峰值约11.2 mT，验证了该传感器用于磁性微结构定量成像的可行性。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
