Moiré lattice of twisted bilayer graphene as template for non-covalent functionalization
本研究提出利用扭转双层石墨烯的莫尔晶格作为模板，通过HATCN分子实现非共价功能化的空间调控，并借助拉曼光谱与DFT计算揭示其机制，为二维材料纳米图案化设计提供新途径。
2024-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Extended characterization methods for covalent functionalization of graphene on copper
石墨烯是一种在广泛应用中具有巨大潜力的材料，对于每一种应用，都需要对材料特性进行特定的调整。这可以例如通过共价官能化来实现。我们已经开发了两种表面接枝的方案，无论是通过重氮盐还是通过亲核交换，直接在铜基底上进行石墨烯共价修饰，这是常规用于材料的合成，并研究了与其他基底相比反应性的差异。通过拉曼和表面增强拉曼光谱、质谱、X射线光电子能谱学和扫描电子显微镜与能量色散X射线光谱证实了成功的功能化。此外，我们还发现铜衬底可以作为增强拉曼光谱的等离子体表面。此外，共价接枝显示出耐受转移过程，从而允许从铜到其他衬底的事后转移。该方案避免了湿法加工，并实现了功能化石墨烯的全气相转化，从而消除了主要污染源。
2021-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Rendering graphene supports hydrophilic with non-covalent aromatic functionalization for transmission electron microscopy
无定形碳膜已被常规用于增强冷冻水合透射电子显微镜（TEM）样品的制备，无论是在保留蛋白质浓度，提供机械稳定性或消散样品电荷。然而，来自无定形碳载体的强背景信号阻碍了样品的背景信号，并且无定形碳膜的绝缘性质排除了分散电荷的任何效率。石墨烯解决了无定形碳的局限性。石墨烯是一种晶体材料，几乎没有相位或振幅对比度，具有无与伦比的高载流子迁移率。然而，石墨烯的疏水特性阻碍了其在Cryo-TEM中的常规应用。这封信报告了一种使石墨烯TEM支持物亲水的方法-一种基于非共价芳族官能化保持石墨烯结构和电学性质的方便方法。
2014-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
Covalent Functionalization of HiPco Single-Walled Carbon Nanotubes: Differences in the Oxidizing Action of H2SO4 and HNO3 during a Soft Oxidation Process
HiPco单壁碳纳米管在H2SO4和HNO3的氧化作用过程中的演变的研究结果。选择所用的工艺条件以避免对纳米管结构的任何显著损害。的类型和水平的功能化，接枝功能的纳米管的表面上的位置和样品的形态特征的变化进行了检查，通过使用广泛的和互补的分析技术。我们对硫酸和硝酸氧化作用的差异提出了一种解释。综合结果使我们能够提出发生在纳米管表面上的可能反应机制。
2021-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Covalent Functionalized Black Phosphorus Quantum Dots
黑磷（BP）纳米结构实现了一种新的策略来调整这种原子级薄材料的电子和光学特性。在本文中，我们显示，通过密度泛函理论计算，通过共价官能化修改BP量子点的光学性质的可能性。本研究中选择的量子点具有化学式P24 H12，并且已经用一个或多个苯环或蒽共价官能化。在吸收光谱中突出了官能化的效果，其中吸收的红移是明显的。这种位移可以归因于黑磷/有机分子纳米结构中的电子离域。
2017-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Covalent functionalization of strained graphene
石墨烯的化学活性的增强通过氢、氟、氧和羟基在应变石墨烯上的化学吸附的第一原理建模来证明。对于负应变或压缩的情况，单个氢、氟或羟基的化学吸附在能量上比它们对在不同亚晶格上的化学吸附更有利。这种行为稳定了由化学吸附引起的磁性，防止其被成对形成所破坏。最初平坦的压缩石墨烯在化学吸附单个吸附原子后立即自发弯曲。与氢化或氢化不同，氧化过程对于所有类型的应变都从吸热转变为放热，并且取决于施加应变的方向。这样的性质将在利用功能化以及机械应变设计石墨烯装置中是有用的。
2012-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Noncovalent Functionalization of Black Phosphorus
首次对黑磷（BP）进行了非共价官能化。用吸电子的7，7，8，8-四氰基-对醌二甲烷（TCNQ）处理BP导致电子从BP转移到有机掺杂剂。另一方面，BP与二萘嵌苯二酰亚胺的非共价相互作用主要是由于范德华相互作用，但也导致BP薄片对氧降解的相当大的稳定性。
2018-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Novel λ^3-Iodane Based Functionalization of Synthetic Carbon Allotropes (SCAs) - Common Concepts and Quantification of the Degree of Addition
碳同素异形体的共价功能化是纳米材料领域的一个重要课题。然而，功能结构的发展受到各自起始材料的固有多聚性、引入的功能部分的明确表征和官能化程度的准确测定的阻碍。基于一种新的碳同素异形体官能化反应，利用λ^3-碘烷作为自由基前体系统，我们能够通过TG-GC/MS证明分离和定量热分离官能团的可行性，这些官能团以前与碳纳米管和石墨烯共价连接。
2018-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Functionalization of Silicon Surface by Thiadiazole Molecule : a DFT Study
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）方法研究了噻二唑在Si（001）表面吸附的原子和电子性质.已选择（2x2）重建的清洁基底表面以给予分子足够的空间以松弛到其最有利的位置。计算中讨论了噻二唑四种结构异构体的18种成键模式，包括桥式成键和[2+2]/[4+2]环加成机制。通过总能量计算，确定了四种异构体在清洁硅表面上最稳定的成键构型。通过绘制总态密度（TDOS）和能带图研究了稳定表面的电子结构。电荷密度已被绘制，以确定出现在硅的基本带隙中的表面态的起源。最后，绘制了偏态密度（PDOS）图，以了解s轨道和p轨道的贡献。
2018-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Stereocomplexation of Poly(Lactic Acid)s on Graphite Nanoplatelets: from Functionalized Nanoparticles to Self-Assembled Nanostructures
石墨烯和石墨烯相关材料（GRM）纳米结构化成自组装结构的控制与纳米片化学官能化严格相关，其可以通过非共价相互作用的共价接枝获得，主要利用π堆叠。由于非共价官能化不影响sp2碳结构，因此这通常用于保持GRM的热和电性质，并且这是定制GRM与有机介质之间的相互作用的众所周知的途径。在这项工作中，非共价功能化的石墨纳米片（GNP）进行与ad-hoc合成的聚乳酸（PLA）的芘封端的低聚物，旨在修改的GNP纳米纸的热性能。选择PLA是基于通过互补的聚（L-丙交酯）（PLLA）和聚（D-丙交酯）（PDLA）对映体的立体络合在结晶域中自组装的可能性。芘引发的PLLA和PDLA确实被证明锚定到GnP表面。量热和X-射线衍射研究强调了吸附在纳米片表面上的对映体PLA自组织产生高度结晶的立体复合物域。最重要的是，PLLA/PDLA立体络合在纳米纸热传递中提供了显著更高的效率，特别是通过纳米纸的厚度。这是由重叠的GNP之间的结晶域的热桥接效应解释的，促进了纳米颗粒接触的热传递。这项工作证明了通过大分子的自组装来增强GRM的交联网络内的接触的物理性质的可能性，并为基于GRM的纳米结构的工程开辟了一条新的途径。
2019-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reductive Arylation of Graphene: Insights into a Reversible Carbon Allotrope Functionalization Reaction
石墨烯的共价功能化是纳米材料领域的一个重要课题。石墨的还原剥离与相应石墨烯中间体的伴随官能化提供了朝向官能化石墨烯衍生物的有前途的方法。在这篇文章中，我们提出了新的见解还原芳基化的石墨烯。具有不同化学计量的石墨层间化合物（GIC）已被用作起始材料。基于扫描拉曼显微镜（SRM）和热重-质谱联用（TG/MS）的光谱数据，发现GIC中的负电荷量与最终产物中的功能化程度之间存在明显的相关性，并对热脱功能化过程进行了详细分析，从而对共价加成键的结合有了更深入的了解.
2018-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Enhanced Thermal Transport across the Interface between Charged Graphene Electrodes and Poly(ethylene oxide) Electrolytes by Non-covalent Functionalization
电极和聚合物电解质之间的界面热传递在固态锂离子电池（SLIB）的热管理中起着至关重要的作用。用功能分子修饰电极表面可以有效地增加电极和聚合物（例如，电解质、隔膜）;然而，它们如何影响充电/放电期间SLIB中的界面热传递仍然未知。在这项工作中，我们进行分子动力学（MD）模拟研究之间的ITC充电电极和固态聚合物电解质（SPE）与离子液体（IL）混合。我们发现，离子液体可以自组装在电极表面，并作为非共价功能分子，可以显着提高充电/放电过程中的界面热传输，因为在界面处形成一个密集的阳离子或阴离子层。虽然带电电极和离子液体离子之间的静电相互作用是形成这些致密界面层的原因，但ITC的增强主要是由带电电极和离子液体之间增加的Lennard-Jones（LJ）相互作用贡献的。这项工作可能会提供有益的见解，了解在充电/放电过程中的SLIBs的电极和电解质之间的界面热传输。
2021-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Grafting of Graphene Flakes with Fluorescent Dyes: A Tailored Functionalization Approach
本文提出通过1,3-偶极环加成和Boc保护胺策略在低缺陷石墨烯薄片上共价接枝荧光染料，实现高选择性、低损伤的功能化，为生物成像、传感及纳米器件提供通用平台。
2025-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Covalent Adsorption of functional groups on [N]-carbophenes
Starting from the planar molecule 1,3,5-trihydroxybenzene, Du et al. reported synthesizing one of a couple of possible 2D materials: graphenylene or 3-carbophene. 3-carbophene is a member of a novel class of two-dimensional covalent organic framework, [N]-carbophenes (carbophenes). Using a high throughput method, we computed the formation energies and conduction properties of 3-, 4-, 5-, and 6-carbophenes with hydroxyl (OH), carbonyl (CO), nitro (NO $_2$ ), amine (NH $_2$ ), carboxyl (COOH) functional groups replacing hydrogen terminating agents. Five hundred and nine structures with randomly …
2022-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Stability and electronic structure of covalently functionalized graphene layers
我们目前的示范性结果的广泛研究的机械，电子和运输性能的共价官能化的石墨烯单层（GML）与-NH 2。我们报告新的从头计算研究结果的共价官能化GML与-NH 2基团高达12.5%的浓度。我们的研究是在密度泛函理论和非平衡格林函数的框架下进行的。我们讨论的稳定性（吸附能），弹性模量，电子结构，带隙，和有效电子质量作为吸附分子的密度的函数。我们还给出了这些体系的电导和I（V）特性。一般来说，功能化的石墨烯层的稳定性随着附件浓度的增加而降低，并且我们确定了可以化学吸附在GL表面上的分子的临界密度。由于GL的局部变形和碎片引起的键的sp3再杂化，弹性模量随着基团数目的增加而降低。同时，我们观察到，功能化分子拉伸石墨烯晶格，吸附分子浓度越高，效果越明显。我们发现，GLS功能化在许多情况下导致石墨烯带隙的打开（对于12.5%浓度高达0.5302 eV），因此可以用于石墨烯器件。新的HOMO和LUMO主要来源于由功能化诱导的杂质带，并且它们表现出与硅或氮化镓中的电子有效质量相当的抛物线色散。
2014-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
DFT modeling of the covalent functionalization of graphene: from ideal to realistic models
生产多种类型的石墨烯，例如独立式的、碳化硅和金属上的外延石墨烯、溶液中的石墨烯、化学生长的石墨烯样分子、各种石墨烯纳米带和具有不同还原水平和各种化学组成的氧化石墨烯，证明需要在石墨烯功能化的基本原理之外进行额外的研究，以避免预测之间偶尔出现矛盾从第一原理模拟和实验结果。在此，我们讨论了当前状态的建模不同类型的石墨烯使用密度泛函理论（DFT）的方法。我们专注于静态（基板，形状，曲率，应变和掺杂）和动态（功能化的起点，迁移障碍和配置的稳定性）方面，提供了一个更正确和选择性的各种化学物质的石墨烯支架上的化学吸附建模。基于最近对不同类型石墨烯的实验实现的功能化的建模，我们可以得出结论，在早期研究中讨论的均匀的单侧或双侧功能化石墨烯的形成是石墨烯化学的典型场景的例外。不同基质、缺陷和晶格畸变（如波纹和应变）的存在导致从官能团形成簇或线。已经发现石墨烯衬底上的化学物质的几种构型以理想模型存在，但仅对于在特殊条件下官能化的石墨烯是稳定的。技术参数的作用，如所采用的泛函和计算方法，以及各种类型的石墨烯的化学性质的建模的重要指导方针也进行了讨论。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Edge-Grafted Molecular Junctions between Graphene Nanoplatelets: Applied Chemistry to Enhance Heat Transfer in Nanomaterials
石墨烯纳米片（GNP）的边缘功能化利用重氮化学进行，旨在合成边缘装饰的纳米颗粒，其用作制备用于增强传热的工程纳米结构材料的构建块。事实上，苯酚官能化和二苯胺桥接的GNP（分别为GnP-OH和E-GNP）都组装在纳米纸中，分别利用非共价和共价分子连接的形成。分子动力学允许估计两种不同类型的分子结的热导率，表明共价结与非共价结的电导率之间的因子为6。此外，观察到化学官能化将纳米片的自组织驱动到纳米纸中，导致GnP-OH和E-GNP的热导率提高20%，而在E-GNP的情况下，交叉平面热导率提高了150%。因此，将化学功能化应用于纳米颗粒网络中的接触电阻工程被验证为提高纳米颗粒网络的热交换效率的迷人途径，在低温热交换和回收应用中具有巨大的潜在影响
2018-01-02 cond-mat.mtrl-sci
DNA Functionalization of Carbon Nanotubes for Ultra-Thin Atomic Layer Deposition of High k Dielectrics for Nanotube Transistors with 60mV/decade Switching
对于单壁碳纳米管（SWNT）场效应晶体管，通过原子层沉积（ALD）的高k值的垂直缩放目前为约8 nm，在室温下亚阈值摆幅S为约70-90 mV/decade。由于纳米管上缺乏官能团，在生长的原始SWNT上的ALD不能产生均匀和共形的电介质层，并且ALD工艺中氧化物电介质层的成核取决于表面上的反应性基团上的共价化学吸附。在这里，我们表明，通过用聚T DNA分子（dT 40-DNA）非共价官能化单壁碳纳米管，可以赋予足够密度和稳定性的官能团，用于在厚度低至2- 3 nm的单壁碳纳米管上均匀和共形的高k值ALD。这使得能够接近纳米管FET的最终垂直缩放极限，并且在室温下可靠地实现S ~ 60 mV/十倍，并且在双极传输的带到带隧穿机制中实现S~ 50 mV/十倍。我们还进行了显微镜调查，以了解ALD过程的单壁碳纳米管与DNA功能化。
2006-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Double- and Single-Sided bis-Functionalization of Graphene
首次报道了采用两个连续的还原和共价键形成步骤的石墨烯的双官能化。已经进行了溶液中的本体官能化和沉积在表面上的单个片材的官能化。而在前一种情况下，从基面两侧的攻击是可能的，并可能导致无应变的架构，在后一种情况下，逆官能化可以变得重要时，相应的阴离子的加数代表一个足够好的离去基团。
2018-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Interaction of Luminescent Defects in Carbon Nanotubes with Covalently Attached Stable Organic Radicals
具有发光sp $^{3}$缺陷的单壁碳纳米管（SWCNT）的功能化极大地提高了其在量子光源和生物成像等应用中的性能。在这里，我们报告了纯化的半导体单壁碳纳米管与稳定的有机基团（全氯三苯基甲基，PTM）进行净自旋的共价官能化。该模型系统使我们能够使用近红外光致发光所产生的缺陷局部激子作为一个高度敏感的探针PTM自由基和单壁碳纳米管之间的短程相互作用。我们的研究结果指向增加的三重态激子人口由于自由基增强的系间交叉，这可以提供访问难以捉摸的三重态歧管单壁碳纳米管。此外，这种简单的自旋标记缺陷的合成路线可以使磁共振研究与功能化单壁碳纳米管的体内荧光成像互补，并促进具有磁性可切换电荷传输的自旋电子器件的可扩展制造。
2021-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Bispyrene functionalization drives self-assembly of graphite nanoplates into highly efficient heat spreader foils
由石墨烯和相关材料制成的导热纳米纸目前在热管理应用中显示出巨大的潜力。然而，导电板之间的热接触代表了在不存在用于石墨化的高温步骤的情况下制备的纳米纸的热导率的瓶颈。在这项工作中，无效的热接触的问题是通过使用双官能聚芳族分子来解决的，该分子被设计用于驱动石墨纳米片（GNP）的自组装并在它们之间建立热桥。为了保持与无缺陷sp2结构相关的高导电性，利用了用双芘化合物的非共价官能化，所述双芘化合物是有目的地合成的，具有可变的系链长度。芘端基与石墨烯表面具有较强的π-π相互作用，如UV-Vis，荧光和拉曼光谱所示。发现GNP之间的双芘分子结控制纳米纸内的GNP组织和取向，从而显著增强平面内和跨平面的热扩散率。最后，纳米纸被验证为电子元件的散热器设备，证明与传统铜箔相比具有相当或更好的散热性能，同时减轻了90%以上的重量。
2021-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic structure and conductivity in functionalized multilayer black phosphorene
本文采用单轨道紧束缚模型，以原子空位和Anderson无序分别模拟共价与非共价功能化，揭示其对单层、少层及体相黑磷电子结构、量子扩散和迁移率隙的不同影响。
2024-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Modulated Reductive Graphene Functionalization
用λ-碘烷对机械剥离的单层和双层石墨烯进行共价官能化，发现负载在SiO2基底上的单层比双层具有更高的反应性，这一点通过统计拉曼光谱/显微镜得到证实。支持DFT计算，我们表明，ditopic加数绑定导致更稳定的产品比相应的单调反应，由于低得多的晶格应变的反应产物。衬底的化学性质（石墨烯与SiO2）起着至关重要的作用。14858 -14862。
2018-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Polar Express: Rapid Functionalization of Single-Walled Carbon Nanotubes in High Dipole Moment Media
本研究揭示了溶剂和分散剂对单壁碳纳米管共价修饰动力学与进程的影响，通过极性溶剂实现对其光学性质的高度控制，并成功应用于胆固醇的光学检测。
2025-08-12 cond-mat.mtrl-sci
High Temperature Quantum Emission from Covalently Functionalized van der Waals Heterostructures
通过结合二维异质结构工程与分子共价功能化，在应变WSe2中实现高纯度单光子发射，工作温度提升至90K以上，为量子发射性能优化提供新途径。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge Transport in and Electroluminescence from sp$^{3}$-Functionalized Carbon Nanotube Networks
半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）与发光sp $^{3}$缺陷的受控共价功能化导致在近红外的额外窄的和可调谐的光致发光特征，甚至能够在室温下单光子发射，从而极大地扩展了它们的应用潜力。然而，sp $^{3}$ -官能化的单壁碳纳米管在具有有效缺陷态电致发光的光电子器件中的成功集成不仅需要控制其发射性质，而且还需要详细了解官能化对其电性能的影响，特别是在密集网络中。在这里，我们展示了基于原始和功能化聚合物分选（6，5）单壁碳纳米管网络的双极发光场效应晶体管。我们研究了sp $^{3}$缺陷对电荷输运的影响，采用电致发光和（电荷调制）光致发光光谱结合随温度变化的电流-电压测量。我们发现，sp $^{3}$功能化的单壁碳纳米管积极参与网络内的电荷传输作为移动载体有效地采样的sp $^{3}$缺陷，这作为浅陷阱状态。虽然空穴和电子迁移率都随着功能化程度的增加而降低，但晶体管保持完全可操作，显示出可以通过缺陷密度调节的缺陷态的电致发光。
2021-05-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reductive Functionalization of Graphenides with Nickel(II) Porphyrin Diazonium Compounds
以钾插层石墨为原料，通过还原剥离/功能化反应，成功地合成了一种新型的石墨烯/卟啉杂化材料。此外，我们直接比较了两种结构不同的卟啉衍生物，即，meso-NiTPP-N2+，其重氮基团在外围苯环的4-位上，以及新型的\b{eta} NiTPP N2+重氮阳离子，其中重氮基团直接连接到18 π电子核的\b{eta} -吡咯位置。由于空间限制，该中间生成的卟啉自由基不能攻击石墨烯的延伸的π-表面，并且在这种情况下仅可以获得薄片边缘处存在的悬挂键的官能化。所有的反应产物进行了详细的分析，通过拉曼光谱和紫外/可见光谱以及热重分析。
2018-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Surface enhanced infrared absorption spectroscopy for graphene functionalization on copper
CVD石墨烯的单层形式在表征目标共价官能化方面带来了至关重要的挑战，这是由于表面上接枝部分的量较低，这反过来又阻碍了得出关于反应性-性质关系的结论。由于对化学改性石墨烯的兴趣越来越大，因此迫切需要新的，可靠的和非破坏性的表征方法。在这里，我们证明了使用表面增强红外吸收光谱检测的特征振动模式的物种接枝到材料通过自由基（Meerwein芳基化）或亲核取代途径铜箔。这种现象是允许的适当的金属表面形态和没有信号可能已经得到既不是在Si/SiO2基板上，也不是裸铜。反应过程中铜箔表面发生局部腐蚀，形成SEIRA活性基底。使用反射-吸收和衰减全反射模式进行测量，具有几乎相同的结果，从而使得这种分析方法可行、实用、非破坏性且易于用于石墨烯官能化的常规表征。
2021-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Quantum Spin Hall Effect in Graphene Nanoribbons via Edge Functionalization
Kane和Mele预测，在自旋轨道相互作用的存在下，石墨烯实现量子自旋霍尔态。然而，石墨烯中异常弱的固有自旋轨道分裂（$\approx 10^{-5}$ eV）抑制了这种拓扑绝缘相的实验观察。为了解决这个问题，我们提出了一种新的方法来控制石墨烯中的自旋轨道相互作用，通过共价官能化的石墨烯边缘含有重元素的官能团。概念验证第一性原理计算表明，非常强的自旋轨道耦合可以诱导在现实模型中的窄石墨烯纳米带与碲终止的边缘。我们证明了在这样的系统中可以实现具有强Rashba分裂的电子带以及跨越宽能量范围的量子自旋霍尔态。因此，我们的工作开辟了新的视野，工程拓扑电子相的纳米结构的基础上，石墨烯和其他材料的本地引入的自旋轨道相互作用。
2013-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polypeptide A9K at Nanoscale Carbon: Simulation Study
表面活性剂样肽的两亲性是它们在纳米级聚集的倾向的原因。这些肽可以容易地用于纳米颗粒和大分子的非共价官能化。本文报道了由超短碳纳米管（USCNT）、石墨烯（GR）和赖氨酸-精氨酸形成的A9 K多肽组成的超分子系综的观察结果。平均力势（PMF）被用作CNT-A9 K和GR-A9 K结合过程的主要描述符，补充结构数据。在适用的情况下，通过具有位置约束的多个平衡分子动力学模拟来执行相空间采样。发现在所有情况下的结合都是有利的。在（10，10）USCNT中的包封是特别有利的。外表面的曲率不利于粘合。因此，A9 K在GR处的结合比其在USCNT的外侧壁处的结合更强。总体而言，所呈现的结果有利于纳米级碳的非共价官能化，其被认为在生物材料、生物传感器、生物医学设备和药物递送领域中是有趣的。
2015-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universal Magnetic Properties of sp$^3$-type Defects in Covalently Functionalized Graphene
利用密度泛函方法，研究了不同共价官能化方法所产生的sp $^3$型缺陷对石墨烯电子和磁性的影响.我们发现，诱导的磁性是{ \it普遍}，在这个意义上说，他们在很大程度上是独立的特定的吸附考虑。当与该层建立弱极性单共价键时，在石墨烯中总是出现1.0 $μ_B$的局部自旋矩。这种效应类似于H吸附，H吸附使碳层中的一个$p_z$轨道饱和。吸附物之间的磁耦合显示出强烈的依赖于化学吸附的石墨烯亚晶格。吸附在相同的子晶格耦合铁磁性的分子，与交换相互作用，衰减非常缓慢的距离，而没有磁性被发现吸附在相反的子晶格。如果几个$p_z$轨道通过吸附一个大分子而同时饱和，则获得类似的磁性。这些结果可能为通过化学手段设计石墨烯衍生物的磁性开辟新的途径。
2012-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Trends on 3d Transition Metal Coordination on Monolayer MoS$_2$
二维材料由于其独特的光学、电学和催化性质而引起了人们的极大兴趣。这些特性可以通过一系列方法来调整，包括取代掺杂，或者如最近所证明的，通过单原子表面官能化，进一步增加2DM产品组合。本文从理论和实验两方面研究了MoS $_2$单分子膜与3d过渡金属（TM）的配位反应，探讨了MoS $_2$ -TM相互作用的本质和趋势。密度泛函理论计算、X射线光电子能谱学（XPS）和光致发光（PL）指出了MoS $_2$ -TM配位复合物的形成，其中3d TM的吸附能趋势类似于弱场复合物的晶体场（CF）稳定能。应用Pearson软硬酸碱理论和配位场论讨论了MoS $_2$表面三维TM配位的周期性变化。我们发现具有较高配体场稳定能的较软酸，如Ni $^{2+}$，倾向于与MoS $_2$形成具有更多共价特征的键，其可以被认为是软碱。另一方面，较硬的酸，例如Cr $^{3+}$，倾向于形成具有更多离子特征的键。此外，我们研究了在XPS和PL结果中观察到的电荷转移和掺杂的趋势，其中金属如Ni导致n型掺杂，而Cu官能化导致p型掺杂。因此，在TMD表面形成配位络合物被证明是一种有前途的和有效的方法来控制和理解TMD的单原子功能化的性质。
2021-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Organic crystalline polymers: structural properties and way to synthesis under high pressure
我们考虑不同的结构，这可以通过在高压下聚合芳香族有机分子获得。这些2D和3D共价键合的有机聚合物及其功能化可以为能量存储和转换设备的生产铺平道路。高压合成可能作为一个有用的提示，生产这些结构和它们的功能化类似物通过湿化学合成。
2018-02-07 cond-mat.mtrl-sci
External control of GaN band bending using phosphonate self-assembled monolayers
我们报告的光电性能的GAN $(0001)$和$(1\bar{1}00)$表面后，其功能化与膦酸衍生物。为了分析酸的电负性与GAN表面能带弯曲之间的可能相关性，将两种类型的膦酸，正辛基膦酸（OPA）和1H，1H，2 H，2 H-全氟辛烷膦酸（PFOPA）接枝到氧化的GAN $(0001)$和GAN $(1\bar{1}00)$层以及GAN纳米线上。由此产生的混合无机/有机异质结的X射线光电子能谱和光致发光光谱进行了研究。GAN的功函数被改变显着的膦酸的接枝，证明形成致密的自组装单分子膜。无论GAN表面取向如何，两种类型的膦酸都显著影响GAN表面能带弯曲。然而，仅在氧化的GAN $(1\bar{1}00)$表面观察到对酸的电负性的依赖性，这表明表面态的密度相对较低，并且表面氧化物和酸的电子态之间具有有利的能带对准。关于光学性质，PFOPA和OPA在氧化GAN层和纳米线上的共价键合显著影响它们的外量子效率，特别是在纳米线的情况下，由于大的表面积与体积比。外量子效率的变化与内电场和表面态的调制有关。这些结果表明，潜在的膦酸酯化学的表面功能化的GAN，这可以被利用为选择性传感应用。
2020-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferrocene-functionalized covalent organic framework exceeding the ultimate hydrogen storage targets: a first-principles multiscale computational study
Michigan State University（密歇根州立大学）
铁ocene修饰的共价有机框架通过多尺度计算研究实现了超越氢气存储极限的性能，为高效氢气存储材料提供了新的解决方案。
2026-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Band structure engineering of epitaxial graphene on SiC by molecular doping
SiC（0001）上的外延石墨烯遭受强本征n型掺杂。我们证明了过量的负电荷可以通过用强电子受体四氰基醌二甲烷（F4-TCNQ）非共价官能化石墨烯来完全补偿。在单层石墨烯中可以达到电荷中性，如来自角分辨光电子能谱（ARPES）的电子色散谱所示。在双层石墨烯中，源于SiC/石墨烯界面偶极的带隙随着F4-TCNQ沉积的增加而增加，并且作为分子掺杂的结果，费米能级移动到带隙中。使用电子费米表面和拉曼光谱定量的分子沉积后的载流子密度的减少。采用X射线光电子能谱学（XPS）和紫外光电子能谱学（UPS）研究了石墨烯/F4-TCNQ电荷转移复合物的结构和电子特性。石墨烯上的掺杂效果在空气中得以保留，并且耐温高达200 \degree C。此外，用F4-TCNQ的石墨烯非共价官能化不仅可以通过超高真空中的蒸发实现，而且可以通过湿化学实现。
2010-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Easy Access to Bright Oxygen Defects in Biocompatible Single-Walled Carbon Nanotubes via a Fenton-Like Reaction
本文提出一种基于类Fenton反应、无需光照的温和方法，在单壁碳纳米管中高效引入高亮度氧缺陷，显著提升NIR-II荧光性能并适用于体内成像与多巴胺传感。
2024-08-08 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
A Chemical Route to Graphene for Electronics and Spintronics Device Applications
用于器件制造的选择性高精度化学功能化策略的开发，结合用于以原子精度图案化石墨烯晶片的相关技术，将为后CMOS制造技术提供必要的基础。这需要彻底理解在亚纳米长度尺度下石墨烯的反应性和图案化的原理。本文回顾了我们对石墨烯化学原理的探索-即狄拉克点及以上的化学，以及共价化学对这种低维材料的电子结构，电输运和磁特性的影响，以便能够规模化生产石墨烯基设备用于低端和高端技术应用。
2014-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic and high thermal conductivity in monolayer quasi-hexagonal fullerene: A comparative study against bulk phase fullerene
最近，已经制造了一种称为准六方相富勒烯（QHPF）的新型二维（2D）C $_{60}$基晶体，并证明其是2D电子器件的有希望的候选者[Hou等人，Nature 606，507-510（2022）]。我们构建了一个准确和可转移的机器学习势来研究这种材料的热传输和相关性质，并与面心立方体相富勒烯（BPF）进行了比较。利用均相非平衡分子动力学和相关的谱分解方法，我们发现QHPF的热导率是各向异性的，在300 K时，平行于环加成键方向的热导率为137（7）W/mK，垂直于面内方向的热导率为102（3）W/mK.相比之下，BPF中的热导率是各向同性的并且仅为0.45（5）W/mK。我们发现，在QHPF中的分子间共价键起着至关重要的作用，在提高QHPF的导热系数相比，在BPF。在这项工作中所表征的热传输特性将是有用的QHPF作为新型的二维电子器件的应用。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Efficient fluorescence quenching in electrochemically exfoliated graphene decorated with gold nanoparticles
通过在酸性介质中在恒电位条件下对石墨进行电化学剥离来获得高表面积石墨烯片。为了获得在水中的稳定分散体，过滤和离心过程发挥了重要作用。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）成像显示~5（\mum）的高度剥离的结晶样品。拉曼、FT-IR和XPS光谱进一步证实了剥离材料的高质量。电化学剥离的石墨烯（EEG）修饰金纳米粒子（AuNP）使用胆酸钠（SC）作为缓冲层。这种方法允许非共价官能化而不改变EEG的期望的电子性质。AuNP-EEG样品的特征在于与各种技术，包括吸光度和荧光光谱。这些样品使用290 nm的激发波长显示荧光信号。计算的量子产率（？）对于这些样品，其效率为40.04%，与使用可溶液加工的石墨烯的先前研究相比是高效率的。
2016-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Probing Carrier Dynamics in sp$^{3}$-Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes with Time-Resolved Terahertz Spectroscopy
通过在半导体单壁碳纳米管中引入共价键sp $^{3}$缺陷，可以使半导体单壁碳纳米管中的激子局域化，并产生红移的近红外发光。这些功能化的单壁碳纳米管的单光子发射特性使它们成为电驱动量子光源的有趣候选者。然而，sp $^{3}$缺陷对碳纳米管中载流子动力学和电荷输运的影响仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们使用超快，时间分辨的光泵太赫兹探测光谱作为一个直接和定量的技术，调查的微观和温度依赖性的电荷传输特性的原始和功能化（6，5）单壁碳纳米管的分散体和薄膜。我们发现sp $^{3}$官能化增加了载流子散射，从而降低了纳米管内载流子迁移率。结合单壁碳纳米管网络场效应晶体管的电测量，这些数据使我们能够区分内纳米管能带传输，sp $^{3}$缺陷散射和纳米管间载流子跳跃的纳米管网络的整体电荷传输特性的贡献。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective Activation of Aromatic C-H Bonds Catalyzed by Single Gold Atoms at Room Temperature
本文研究室温下Ag(111)表面单金原子催化9,10-二氰基蒽的区域选择性C-H键活化，揭示金属-有机中间体降低解离势垒的机制，为表面合成功能材料提供新途径。
2023-08-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
