Atomic Configuration of Nitrogen Doped Single-Walled Carbon Nanotubes
在纳米结构中的掺杂剂的原子水平上获得化学环境对于理解其性质至关重要。我们已经进行了原子分辨电子能量损失谱检测单壁碳纳米管中的单个氮掺杂剂，并与第一性原理计算进行了比较。我们表明，氮掺杂发生在不同的键合配置的单个原子：石墨样和吡咯样取代氮相邻的局部晶格畸变，如石头投掷威尔士缺陷。这些纳米管的电子束下的稳定性进行了研究，在两个极端情况下的氮掺入量和配置。这些发现为这些纳米结构的应用提供了关键信息。
2014-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Layer Deposition-Based Synthesis of Photoactive TiO2 Nanoparticle Chains by Using Carbon Nanotubes as Sacrificial Templates
通过煅烧TiO 2包覆的多壁碳纳米管（MWCNTs）制备了高度有序的自支撑TiO 2纳米粒子链。在退火过程中，通过原子层沉积（ALD）沉积到MWCNT上的薄管状TiO 2涂层被转化为具有纳米表面积（137 cm 2/cm 2基底）的TiO 2纳米颗粒链（~12 nm直径），同时从MWCNT中去除碳。光催化降解乙醛的测试证明，这些森林的二氧化钛纳米粒子链是高度的光活性在紫外光下，因为它们的结晶良好的结晶的结晶相。
2014-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Pressure Effects on the Atomic and Electronic Structure of Aligned Small Diameter Carbon Nanotubes
用密度泛函方法计算了小直径单壁碳纳米管在静水压力下的电子性质。观察到了伴随着结构变化的突然压力诱导的超导体-金属和金属-半导体转变。发现了新颖的和意想不到的单胞纳米管横截面。观察到这些管在非常高的压力下形成互连结构。电子结构的巨大变化和不同的小直径纳米管在不同压力状态下响应的能力表明它们在高压多开关器件中的用途。
2008-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Expansion and Diffusion Coefficients of Carbon Nanotube-Polymer Composites
采用经典的分子动力学（MD）方法模拟了碳纳米管-聚乙烯复合材料的热膨胀和扩散特性。添加到聚合物基体中的碳纳米管被发现增加玻璃化转变温度Tg，和热膨胀和扩散系数的复合材料中的Tg以上。这些发现可能对CNT复合材料加工、涂层和油漆应用产生影响。
2002-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Octagraphene as a Versatile Carbon Atomic Sheet for Novel Nanotubes, Unconventional Fullerenes and Hydrogen Storage
利用第一性原理计算研究了具有$C_{4v}$对称性的多功能周期性$sp^2$键合碳原子平面片.这种碳同素异形体由碳八角形和具有两个键长的正方形组成，因此被称为八角形。它是一种费米面由一个空穴和一个电子袋组成的半金属，其低能物理可以用$π$ -电子的紧束缚模型很好地描述。其杨氏模量、断裂强度和泊松比分别为306 $N/m$、34.4 $N/m$和0.13，与石墨烯的杨氏模量、断裂强度和泊松比接近。新型的碳纳米管和扶手椅型碳纳米管以及非常规的富勒烯也可以由八角烯构成。结果表明，吸附钛的八角萘可用于储氢，储氢量约为7.76wt%。
2012-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Three-Stage Synthesis of a Cobalt-Embedded Graphene-like Carbon Framework with Long-Range Atomic Order
Institute of Microelectronics Technology RAS（俄罗斯科学院微电子技术研究所）；Samara National Research University（萨马拉国立研究大学）；Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学生物学院）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
本研究通过三阶段方法合成钴原子共价嵌入且长程有序的二维CoGLC材料，并利用电化学剥离制备无表面活性剂导电墨水，展示其在柔性电子、自旋电子学和电催化中的应用潜力。
2025-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Carbon Diffusion in Concentrated Fe-C Glasses
通过结合原子模拟与详细分析的个别原子跳，我们表明，碳在二元Fe-C玻璃中的扩散表现出很强的（反）相关性，并在很大程度上取决于当地的环境。较高的局部碳浓度导致较慢的原子迁移率。我们的研究结果有助于解释铁碳（和其他类似的金属-非金属玻璃）对结晶的稳定性随着碳浓度的增加而增加。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale characterization of nitrogen-doped graphite: Effects of dopant nitrogen on the local electronic structure of the surrounding carbon atoms
我们报告的局部原子和电子结构的氮掺杂石墨表面的扫描隧道显微镜，扫描隧道光谱，X射线光电子能谱学，和第一性原理计算。通过氮离子轰击和热退火制备了掺氮石墨。在原子水平上鉴定了两种类型的氮物种：吡啶-N（N键合到两个C最近邻）和石墨-N（N键合到三个C最近邻）。在吡啶-N和石墨-N物种周围的碳原子费米能级附近的占据和未占据区域分别出现了局域π态的不同电子态。根据实验结果和理论模拟讨论了这些态的起源。
2012-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Thin Double-Walled Carbon Nanotubes A Novel Nanocontainer for Preparing Atomic Wires
采用氢弧放电法制备了高石墨化度的双壁碳纳米管。所获得的DWCNT具有内管和外管两者的直径的窄分布，并且超过一半的DWCNT具有在0.6-1.0 nm范围内的内径。测量了DWCNT阴极到阳极的场致电子发射，在4.3 V/μm的电场下，发射电流密度达到1 A/cm 2。经过高温处理的DWCNT，长的线性碳链（C链）可以在超薄DWCNT内生长，形成一种新的C链@DWCNT纳米结构，表明这些超薄DWCNT是一个合适的纳米容器，用于制备真正的一维纳米结构与一个原子直径。
2011-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Force and energy dissipation variations in non-contact atomic force spectroscopy on composite carbon nanotube systems
在非接触式原子力显微镜的超高真空动态力和能量耗散光谱被用来探测特定的相互作用与单壁碳纳米管内封装无机化合物形成的复合系统。研究发现，在Ag@SWNT体系中，通过将Ag核与碳纳米管壳相结合，可以减小纳米尺度范德华力。这种特定的行为归因于一个显着不同的有效介电函数相比，个别成分，使用一个简单的核-壳光学模型进行评估。能量耗散测量结果表明，通过填充，耗散增加，这里通过C-C键的软化来解释，从而导致更可变形的纳米管笼。因此，填充和未填充的纳米管可以区分基于力和耗散测量。这些发现有两个不同的潜在应用的影响：调整有效的光学性质和调整分子吸收的相互作用力，通过适当选择填充相对于纳米管。
2005-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Torsional Behavior of Carbon-Doped Ferrous Nanowires: Atomic-Scale Insights from MD Simulations
本研究利用MEAM势函数的分子动力学模拟，系统分析了碳浓度、温度和横截面尺寸对FeC纳米线扭转力学性能的影响，发现增碳削弱晶界、升温促进塑性相变、增大截面提升抗剪应力，为纳米器件应用提供了指导。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci
DFT calculation for adatom adsorption on graphene sheet as a prototype of carbon nano tube functionalization
以碳纳米管（CNT）为模板，研究了石墨烯片上各种原子物种的密度泛函（DFT）计算。我们使用DFT计算作为CNT的原型，计算了许多原子物种（包括过渡金属、贵金属、氮和氧）在石墨烯片上的吸附能和吸附位点。从这些结果中可以选择合适的原子种类作为每个应用。计算结果表明，Mo和Ru在石墨烯片上的键结很强，具有很大的扩散势垒能。另一方面，一些原子种类具有大的结合能和小的扩散势垒能
2007-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of semiconducting carbon nanotubes adsorbed on the Si(100) surface: diameter- and registration-dependent atomic configurations and electronic properties
我们提出了半导体碳纳米管吸附在未钝化的Si（100）表面的第一性原理研究。我们已经发现金属性的组合系统所造成的n-掺杂的硅板代表的表面由单壁碳纳米管。我们确认这种金属性的纳米管的不同直径和手性角，并发现效果是独立的表面上的纳米管的取向。我们还提出了吸附能量和配置，显示半导体单壁碳纳米管远离表面和转移较少的电荷，与类似直径的金属单壁碳纳米管相比。
2006-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Porous nanostructured metal oxides synthesized through atomic layer deposition on a carbonaceous template followed by calcination
具有纳米尺寸特征的多孔金属氧化物由于其高的表面积而引起了近几十年来的广泛关注，这对于许多应用是必不可少的，例如锂离子电池、光催化剂、燃料电池和染料敏化太阳能电池。迄今为止，人们研究了多种方法来合成多孔纳米结构的金属氧化物，包括自组装和模板辅助合成。对于后一种方法，森林的碳纳米管被认为是特别有前途的模板，就其一维性质和所得的高表面积。在这项工作中，我们系统地研究了形成多孔金属氧化物（Al 2 O3，TiO 2，V2 O 5和ZnO）具有不同的形貌使用原子层沉积在多壁碳纳米管，然后通过沉积后煅烧。X-射线衍射，扫描电子显微镜伴随X-射线能量色散谱和透射电子显微镜被用于在煅烧过程中的微观和纳米尺度的形态和结构转变的调查。金属氧化物的晶化温度、表面覆盖率和碳纳米管的氧化温度对最终形貌有显著影响。
2015-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational properties of sp carbon atomic wires in cluster-assembled carbon films
由单排sp-杂化碳制成的线性链被预测显示出迷人的机械电子性质，与它们在现实碳结构中的终止和稳定有关。目前的工作描述了如何计算的振动性质的累积和多炔碳链允许一个解释的碳炔的功能观察到的簇组装的sp-sp2膜的拉曼光谱。整体情况与空气或氧气暴露引起的sp组分的测量衰减一致。
2010-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic-like behaviors and orbital-related Luttinger liquid in carbon nano-peapod quantum dots
我们报道了碳纳米管豆荚量子点中包裹的C60分子对电子输运的影响。我们发现双简并电子能级，这只存在于周围的基态，通过单电子能谱测量在低背栅电压（Vbg）的原子般的行为。与存在的近自由电子（NFEs）独特的豆荚的相关性进行了讨论。此外，我们发现惊人的高值的功率观察到的幂律电导与能量的关系，这是强烈相关的双简并水平。结果表明，这些能量是通过双简并能级的占据而来自Tomonaga-Luttinger液体。我们的观察表明，封装的C60分子在豆荚量子点中仅在基态形成双简并能级，并不消除弹道电荷输运。
2007-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Dynamics of the Formation and Dissolution of Carbon Clusters in SiO2
SiC的氧化产生SiO2，同时释放CO。然而，在较低温度下的“再氧化”步骤对于生产高质量的SiO2是必要的。该步骤被认为净化了残留C的氧化物，而没有SiC衬底的进一步氧化。我们报告的第一性原理计算，描述的成核和生长的O-缺乏的C簇在二氧化硅氧化条件下，由生产的CO在前进的接口，并通过供应O再氧化条件下逐渐溶解。我们预测，在这两个步骤中都释放出CO和CO2。
2001-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Comment to "Imaging the atomic orbitals of carbon atomic chains with field-emission electron microscopy"
在线性原子链的场发射电子显微镜中观察到稳定的双峰图案需要破坏轴对称的稳定机制，这未被Mikhailovskij等人[Phys. Rev. B 80，165404（2009）]正确识别。使用微观计算，我们将观察到的图案归因于链连接的配体产生的对称性破缺，加上碳π键交替。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
First-principles insights into the atomic structure of carbon-nitrogen-oxygen complex color centers in silicon
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；International Center for Young Scientists, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构青年科学家国际中心）
研究通过从头原理计算揭示硅中N线系列色心的原子结构，提出N1中心由邻近碳氮空位构成，并预测更复杂的氧空位缺陷可能对应后续谱线，这些色心与T中心同电荷，提供低能电信频段的替代自旋量子比特。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Formation of Atomic Carbon Chains from Graphene Nanoribbons
利用从头算分子动力学研究了石墨烯纳米带一维碳链的形成。我们展示了在什么条件下可以通过拉动石墨烯纳米带获得线性原子链。由两个配位的碳原子组成的二聚体在带状物的边缘的存在是必要的线性链的形成，否则，简单地有结构的完全断裂。接近这些二聚体的Stone-Wales缺陷的存在可能导致更长链的形成。悬浮原子的局部原子构型表明形成了单键和三键，这是多炔的特征。
2009-12-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Charge-Transfer Induced Reactivity in sp Carbon Atomic Wires: Towards 0-D sp-sp2 Nanostructures
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Huzhou Normal University（湖州师范学院）
研究通过电化学还原sp碳原子线制备了稳定的0维sp-sp²纳米结构，揭示了其在室温下长期稳定性和可调直径特性，为量子点应用奠定基础。
2026-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Electrical conductivity measured in atomic carbon chains
本研究首次报道了单原子碳链的电导率测量结果。这些链是通过将碳原子从石墨烯带中解开而获得的，同时电流流过石墨烯带，并依次流过链。链的形成伴随着电导率的特征性下降。碳链的电导率比以前预测的理想链要低得多。使用密度泛函和多体微扰理论的第一性原理计算表明，链中的应变以决定性的方式决定电导率。事实上，碳链总是处于变化的非零应变下，该应变将其原子结构从累积多炔构型转变为多炔构型，从而诱导可调带隙。修改后的电子结构和接触到石墨外围的特性解释了局部约束的碳链的低电导率。
2013-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantitative prediction of the fracture toughness of amorphous carbon from atomic-scale simulations
断裂是非晶碳（a-C）薄膜失效的根本原因，然而通过纳米压痕测试来测量a-C薄膜的断裂特性具有挑战性，并且已有的实验结果并不一致。在这里，我们使用原子尺度的模拟，使定量和力学预测断裂的a-C。系统的大规模K场控制的原子尺度模拟裂纹扩展进行的a-C样品的密度为$ρ=2.5, \, 3.0 \, \text{ and } 3.5~\text{g/cm}^{3}$的液体淬火产生的淬火速率范围$\dot{T}_q = 10 - 1000~\text{K/ps}$。模拟结果表明，裂纹通过孔洞的形核、长大和合并而扩展。成核空隙之间的$ \approx 1\, \text{nm}$距离导致类似脆性的断裂韧性。我们使用Drugan，Rice \& Sham提出的裂纹扩展准则来估计基于我们的短裂纹长度断裂模拟的稳态断裂韧性。断裂韧性值的$2.4-6.0\,\text{MPa}\sqrt{\text{m}}$的启动和$3-10\,\text{MPa}\sqrt{\text{m}}$的稳态裂纹扩展的实验报告的范围内。这些研究结果表明，原子尺度的模拟可以提供定量的预测结果，即使是韧性裂纹扩展机制的材料断裂。
2020-09-22 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
Atomically precise mechanosynthesis of carbon structures on hydrogenated Si(100) by inverted-mode STM
CBN Nano Technologies, Inc.（CBN纳米技术有限公司）
本研究利用倒置模式STM，通过从表面沉积分子向氢钝化Si(100)表面的预图案化反应位点捐赠C₂单元，实现了碳结构的空间和化学可控机械合成，展示了单点捐赠、多点图案化捐赠以及逐步组装聚炔结构的能力。
2026-05-26 cond-mat.mtrl-sci
3D carbon allotropes: Topological quantum materials with obstructed atomic insulating phases, multiple bulk-boundary correspondences, and real topology
基于SACADA数据库对三维碳同素异形体进行高通量筛选，发现422种为具有二维表面态和一维铰链态的多重体-边界对应关系的受阻原子绝缘体，其中138种同时为受时空反演对称性保护的三维实陈绝缘体。
2023-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Nanoprobing of Semiconducting Carbon Nanotubes using an Atomic Force Microscope
我们使用原子力显微镜（AFM）的尖端，局部探测半导体碳纳米管晶体管的电子特性。在三探针测量装置中，镀金AFM针尖用作电压或电流探针。使用的尖端作为一个可移动的电流探针，我们调查的缩放与沟道长度的设备属性。利用针尖作为电压探针，我们研究了接触的性质。我们发现，Au使一个很好的接触在p区，没有肖特基势垒。在n-区域中，发现大的接触电阻，占主导地位的传输特性。
2003-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reactive calcium carbonate precipitation from an atomic cluster expansion potential and enhanced sampling
CIC nanoGUNE（纳米古恩研究中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯基克，巴斯克科学基金会）
研究人员结合原子簇展开机器学习势与增强采样技术，实现了碳酸钙沉淀早期阶段的反应性模拟，揭示了离子聚集与化学反应性在形核早期的紧密耦合关系。
2026-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Radial thermal expansion of pure and Xe-saturated bundles of single-walled carbon nanotubes at low temperatures
在2.2-120 K范围内测量了纯单壁碳纳米管束和饱和Xe单壁碳纳米管束的径向热膨胀系数（a）r。该系数在T = 5.5 K以上为正，在较低温度下为负。使用灵敏度为2 × 10 -9 cm的低温电容应变计进行实验，并通过压实CNT粉末制备样品，使得施加的压力使纳米管轴垂直于圆柱形样品的轴取向。数据显示，由于束中管间体积的膨胀，单个纳米管具有负的热膨胀，而固体压实材料具有正的膨胀系数。在整个温度范围内，掺杂ZnO纳米管引起（a）r的幅度急剧增加，并且在50-65 K区间内引起（a）r（T）的依赖性的峰值。随后的降低，在NH3浓度降低的峰值相当大，但对热膨胀系数的样品以外的区域的峰值几乎没有影响。定性地解释了所揭示的特征。
2009-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Electrical conductivity of carbon nanofiber reinforced resins: potentiality of Tunneling Atomic Force Microscopy (TUNA) technique
环氧树脂纳米复合材料能够满足迫切的工业要求，在结构材料领域已经开发和表征。Tunnel原子力显微镜（TUNA），这是能够检测超低电流范围从80 fA到120 pA，被用来关联的局部形貌与电气性能的四缩水甘油基亚甲基二苯胺（TGMDA）环氧树脂纳米复合材料在低浓度的碳纳米纤维（CNFs）范围从0.05%到2%重量。结果表明，TUNA技术在识别CNF/树脂中的导电通路方面具有独特的能力，即使不改变用于产生与地面的电接触的常规处理的形态。
2018-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High performance current and spin diode of atomic carbon chain between transversely symmetric ribbon electrodes
我们证明，巨大的电流和高自旋整流比，可以实现在原子碳链设备之间连接两个对称的铁磁的石墨烯纳米电极。用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法对自旋相关输运进行了模拟。研究发现，纳米带和碳链中电子波函数的横向对称性对自旋输运模是至关重要的。在两个电极的平行磁化结构中，在线性和非线性区域都观察到纯自旋电流。然而，在反平行配置中，在正（负）电压偏置下禁止上自旋（下自旋）电流，这导致104阶的自旋整流比。当用硼原子取代边缘碳原子以抑制其中一个电极中的边缘磁化时，我们获得了电流整流比超过10e6的二极管。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and Characterization of Photoreactive TiO2/Carbon Nanosheet Composites
我们报告原子层沉积的钛白碳纳米片模板和研究的影响，沉积后退火在氦气环境中使用不同的表征技术。使用原位X射线衍射观察退火后钛白涂层的结晶。通过扫描电子显微镜和先进的透射电子显微镜技术对薄膜的（微观）结构进行表征。我们的研究表明，原子层沉积处理和碳纳米片模板钛白层在氦气环境中的退火结果在多孔，纳米晶和光催化活性的钛白-碳纳米片复合膜的形成。此类复合材料适用于光催化和染料敏化太阳能电池应用。
2015-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance Effect in Spin-Polarized Junctions of Ferromagnetically Contacting Multiple Conductive Paths: Applications to Atomic Wires and Carbon Nanotubes
对于铁磁/原子线/铁磁结和铁磁/碳纳米管/铁磁结，我们从理论上研究了自旋相关的输运过程，以阐明铁磁/原子线/铁磁结中导电路径的数目与电导之间的内在关系，从而提高磁电阻比.当多个路径随机地位于两个FM之间时，FM之间出现电子波干涉，并且然后MR比随着路径数目的增加而增加。此外，在每个路径数处，碳纳米管的MR比变得大于原子线的MR比，反映了与FM接触的点的特征形状。
2004-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Atomic decoration for improving the efficiency of field electron emission of carbon nanotubes
模拟了单壁碳纳米管的场电子发射，碳纳米管的开口端分别被-BH、-NH和-O封端。计算了峰值真空势垒和发射电流。已经发现，-BH和-NH抑制顶点真空势垒显着，并导致更高的发射电流相比，-O终止结构在相同的应用领域。结合能的计算结果表明，以-BH和-NH为末端的碳纳米管比以氧原子或氢原子饱和的碳纳米管更稳定。
2007-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Carbon rehybridization at the graphene/SiC(0001) interface: Effect on stability and atomic-scale corrugation
我们解决的能量稳定性的石墨烯/SiC（0001）界面和相关的绑定机制，通过研究一系列的低应变相称的界面结构内的密度泛函计划。在应变可忽略的结构中，6 \surd 3 \times 6 \surd 3 R30° SiC周期性显示出最低的界面能，为其频繁的实验观察提供了理论基础。界面的稳定性是由增强的局部反应性的衬底键合的石墨烯原子经历sp2-到-sp3再杂化（重杂化）。通过这种机制，更高稳定性的松弛结构在原子尺度上表现出更明显的石墨烯波纹。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Relation between the strength and dimensionality of defect-free carbon crystals
在从头计算的基础上，得到了一维、二维和三维碳晶体中原子间键的强度。结果表明，随着晶体维数的降低，原子键强度几乎呈线性增加。确定了晶体强度随维数减小而增大的原因是原子配位数减少和原子键方向夹角增大。根据这些数据，证实了一维晶体具有最大强度，碳炔的强度是材料强度的绝对上限
2015-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Toroidal Carbon Nanotubes with Encapsulated Atomic Metal Loops
环形碳纳米管可以用作原子金属线的封装环的宿主。这种复合结构已被分析使用密度泛函理论的半导体C $_{120}$环面封装链的Fe，Au和Cu原子。铠装金属项链形成锯齿形结构，并将HOMO/LUMO带隙降低到小于0.1 eV。铁复合物是铁磁性的，其磁矩基本上与体心立方铁的磁矩相同。这些环形复合材料的方位角对称性表明，它们可能提供与直的金属封装的碳纳米管无关的新的电磁特性。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Reevaluating the electrical impact of atomic carbon impurities in MoS2
本研究通过计算模拟重新评估了MoS2中碳杂质的电学影响，发现碳缺陷不会导致电学掺杂，而是作为载流子陷阱存在，并提供了其电子和振动特征数据以供识别。
2025-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Current Field Emission from an Atomic Quantum Wire
碳原子的线性链已经被提出作为受到电场的开口尖端碳纳米管的电子发射结构。为了更好地理解Smalley和合作者的结果的含义，线性碳链对静态和动态场的电磁响应已经被研究，利用从头算方法。据发现，相关的发射电流，绘制作为偏置电位的函数，遵循福勒Nordheim强度-电压曲线的典型的场发射的金属尖端。在标准偏置条件下，预期1纳米长度的线性碳链提供1微安量级的电流。此外，这些系统在光吸收过程中表现为导电针。因此，线性碳链很可能构成金属线的最终原子级实现。
1997-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Graph Atomic Cluster Expansion for semilocal interactions beyond equivariant message passing
本文提出图原子簇展开，通过图基函数与张量分解描述半局域相互作用，统一现有消息传递势，并在分子、团簇和碳模型上验证其精度、效率及线性可扩展性。
2024-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of chemical bond distributions and phase transformation in carbon chains
在目前的工作中，我们开发了一个Monte Carlo算法的碳链有序成二维六边形阵列。在1 K ~ 1300 K温度范围内计算了链状碳的化学键。我们的模型证实，在低温下，β相更有活力，但系统在高温下更喜欢α相。基于热效应对碳链中键分布和三维原子振动的影响，观察到键软化温度为500 K。间隙掺杂使键软化温度升高，但键软化温度不随纳米线长度的变化而变化。通过对原子集体振动和键分布的监测，测得碳链在5 K时的弹性模量为1.7TPa，在300 K时的热膨胀为+7 × 10 ~（-5）K ~（-1）。为了研究跨越熔点的相变，计算了热容随温度变化的热涨落。热容异常在3800 K左右开始。
2016-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning driven simulated deposition of carbon films: from low-density to diamondlike amorphous carbon
非晶碳（a-C）材料具有多种有趣和有用的特性，但对其原子尺度结构的理解仍然不完整。在这里，我们报告广泛的原子模拟的沉积和生长的a-C膜，描述原子间的相互作用，使用机器学习（ML）的高斯近似势（GAP）模型。我们广泛扩展我们的初步工作[物理。120，166101（2018）]，从而对跨越从低密度（富含$sp^{2}$）到高密度（富含$sp^{3}$，“类金刚石”）的无定形碳形式的整个范围的样品进行建模。在这些模拟中观察到两种不同的机制，这取决于冲击能量：低能量的影响诱导$sp$ -和$sp^{2}$ -为主的影响网站周围的直接增长，而高能量的影响诱导喷丸。此外，我们还提出并应用了一种计算非晶碳膜各向异性弹性性质的方法。我们的工作提供了对这类有趣的无序固体的基本见解，以及ML驱动的分子动力学模拟其他材料的原子尺度沉积的概念和方法蓝图。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Role of Characteristic Length Scale in Interface Graphitization-Induced Wear Resistance of Diamond and Amorphous Carbon
Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院宁波材料技术与工程研究所）
通过分子动力学模拟和机器学习势，揭示了金刚石和非晶碳界面石墨化的特征长度尺度差异（30-45 Å vs 8-12 Å）如何决定宏观磨损率，并提出保护特定晶面（如(111)密排面）以调控摩擦诱导石墨化的策略。
2026-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structures of stable linear carbon chains on Ag-nanoparticles
在这项工作中，我们报告的X射线光电子（XPS）和价带（VB）光谱测量的无表面活性剂的银纳米粒子和银/线性碳链（Ag@LCC）结构的脉冲激光烧蚀（PLA）在水中制备。我们的测量结果表明，显着的氧化，只有在表面上的银纳米粒子与许多共价碳-银键，但只有可忽略不计的碳-氧键的痕迹。理论模型还提供了证据，证明线性碳链与纯的和部分氧化的银表面之间形成了牢固的碳-银键。理论和实验的电子结构的比较也提供了证据的存在下，非氧化的线性碳链的银表面。为了评估化学稳定性，我们研究了氧化物种（水和氧气）的物理吸附的能量学，发现这种吸附比线性碳链的吸附更优选在氧化或原始银表面上，这使得LCC氧化的初始步骤在能量上是不利的。
2017-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effects of Tip-Nanotube Interactions on Atomic Force Microscopy Imaging of Carbon Nanotubes
我们研究原子力显微镜（AFM）的提示和单个碳纳米管（CNT）支持SiO2之间的范德华（VDW）相互作用的效果。分子动力学（MD）模拟揭示了如何碳纳米管变形在AFM测量过程中，不考虑AFM针尖材料。单（双）壁CNT的表观高度可用于估计其直径高达~2 nm（~3 nm），但对于更大的直径，CNT横截面不再是圆形的。我们的模拟进行了比较，从AFM测量和共振拉曼光谱获得的CNT尺寸，具有良好的协议较小的CNT直径。在一般情况下，大直径碳纳米管的AFM测量必须小心解释，但该方法的可靠性得到改善，如果知识的数量的碳纳米管壁是available-able，或者如果额外的验证（例如，通过光学技术）可以获得。
2012-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multilayer atomic cluster expansion for semi-local interactions
传统上，原子间势假设局部成键，必要时辅以长程静电相互作用。这忽略了由电子结构弛豫引起的中程多原子相互作用。在这里，我们提出了多层原子团簇扩展（ml-ACE），其中包括集体，半本地多原子相互作用自然在其职权范围内。我们表明，ml-ACE显着提高拟合精度相比，局部扩展选定的例子，并提供物理直观来理解这种改进。
2022-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Uncommon 2D Diamond-like Carbon Nanodots Derived from Nanotubes: Atomic Structure, Electronic States and Photonic Properties
该研究从SWCNT和MWCNT制备准二维类金刚石碳纳米点，结合XPS、拉曼、吸收与PL表征及理论模型，揭示两者局域结构相似但发光机制不同。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Is the atomic quadrupole moment of a carbon atom in graphene zero?: The case for a rational definition of the properties of atoms in a molecule
St. Bonaventure University（圣博纳文图尔大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Queen Mary, University of London（伦敦大学玛丽女王学院）
本文提出理论框架，证明石墨烯中碳原子的原子四极矩本质上为零，并提出更现实的静电模型。
2025-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable spin-dependent electron transport through carbon atomic chains connecting two zigzag graphene nanoribbons
受最近成功从石墨烯中切割出稳定碳原子链的实验的启发，我们研究了连接两个锯齿形石墨烯纳米带的碳链的器件结构，其具有高度可调的自旋相关输运性质。基于非平衡格林函数方法结合密度泛函理论的计算表明，输运行为对铅的自旋构型和带隙中桥的位置很敏感.中间的桥给出了总体良好的耦合，除了在费米能周围，其中具有反平行自旋的引线产生小的传输间隙，而具有平行自旋的引线给出有限的态密度，并在碳链中的原子数方面引起电导的奇偶振荡。另一方面，在边缘处的桥显示出与自旋极化边缘态相关的输运行为，在传输函数中呈现出在费米能旁边的尖锐的纯$α$ -自旋和$β$ -自旋峰。这使得通过调整引线的自旋状态和桥位置来实现片上互连或自旋电子器件成为可能。
2012-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum virial expansion approach to thermodynamics of $^4$He adsorbates in carbon nanotube materials: Interacting Bose gas in one dimension
我证明，$^4$他吸附在碳纳米管材料可以被视为一维相互作用的气体的无自旋玻色子的温度低于8 K和覆盖率，使所有的吸附物是在槽的位置的碳纳米管束。吸附质-吸附质相互作用的影响进行了研究的维里膨胀方法的计划内。给出了相互作用吸附气体比热的理论预测。
2003-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Three-dimensional imaging of individual carbon atoms
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；University of Basel（巴塞尔大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文提出了一种用于单个碳原子三维成像的pAET方法，揭示了螺旋晶格畸变与电子性质的相互作用。
2026-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
High-Yield of Memory Elements from Carbon Nanotube Field-Effect Transistors with Atomic Layer Deposited Gate Dielectric
碳纳米管场效应晶体管（CNT FET）已被提议作为未来纳米电子学的可能构建块。但是CNT FET的挑战在于它们似乎在其传输特性中随机地显示不同的滞后量。滞后通常归因于纳米管和栅极之间的电介质层中的电荷捕获。这项研究包括94个CNT FET样品，提供了一个前所未有的统计基础上看到在五个不同的CNT栅极配置的滞后。我们发现记忆效应可以通过仔细设计纳米薄层的栅介质来控制。通过使用HfO $_{2}$和TiO $_{2}$在三层结构中的原子层沉积（ALD），我们实现了第一个CNT FET，其传输特性具有一致且窄分布的记忆效应。
2008-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The low temperature thermal expansion of single-walled carbon nanotube bundles saturated with nitrogen
采用热膨胀法研究了2.2 ~ 43 K温度区间内N2杂质对单壁碳纳米管束径向热膨胀系数（ar）的影响。N2对碳纳米管束的饱和作用导致在整个温度范围内ar的正值急剧增加，并且在T约28 K时热膨胀系数（ar）（T）出现非常高且宽的最大值。研究了氮饱和的两端开口和封闭的单壁碳纳米管束粉末中杂质的低温脱附。
2010-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An ab initio full potential fully relativistic study of atomic carbon, nitrogen, and oxygen chemisorption on the (111) surface of delta-plutonium
在密度泛函理论的框架下，采用全势能线性缀加平面波加局域基（FP-LAPW+lo）方法研究了碳、氮和氧在δ-钚（111）表面的吸附.所有的吸附原子都倾向于结合在更高配位的中空位点上，C、N和O的化学吸附能分别为6.539 eV、6.714 eV和8.2 eV。在所有情况下，Pu的功函数和表面磁矩在化学吸附后分别增加和减少。利用松饼罐球内部的部分电荷、差分电荷密度分布和局域态密度分析了钚与吸附原子的键相互作用。
2007-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
