Universal temperature dependence of optical excitation life-time and band-gap in chirality assigned semiconducting single-wall carbon nanotubes
利用共振拉曼散射测量了单壁碳纳米管（SWCNTs）巴基纸和双壁碳纳米管（DWCNTs）内管的光激发寿命γ和跃迁能Eii随温度的变化关系。两种样品的γ和E_ii的温度依赖性是相同的，并且与管的手征性无关。结果表明，电子-声子相互作用是影响Eii（T）温度依赖性的主要原因。在单壁碳纳米管样品中，与温度无关的非均匀性对伽马的贡献要大得多，这可以通过两种类型样品中不同的单壁碳纳米管环境来解释。用于巴基纸DWCNT样品的内管的伽马低至\sim 30 meV，这与对于单个SWCNT所发现的伽马相当。
2006-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Resonance behavior of the defect-induced Raman mode of single-chirality enriched carbon nanotubes
我们提出了一种共振拉曼研究的无序诱导的D模式在样品中高度富集与半导体（9，7）单壁碳纳米管的激发能范围为1.49 - 2.05 eV。D模的强度在（9，7）管的光学跃迁附近表现出共振行为。另一方面，在共振处没有观察到D模式频率的公知的色散，而仅在一定的激发能以上观察到D模式频率的公知色散。我们解释了我们的D-模谱的数值模拟结果。
2012-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Selective Synthesis Combined with Chemical Separation of Single-Walled Carbon Nanotubes for Chirality Selection
单壁碳纳米管（SWNTs）是未来纳米电子学的潜在材料。由于单壁碳纳米管的电子和光学性质强烈依赖于管径和手性，通过选择性生长或化学分离获得具有窄（n，m）手性分布的单壁碳纳米管一直是研究的活跃领域。在这里，我们证明了一种新的，cross-FeRu催化剂提供单壁碳纳米管生长窄直径和手性分布在甲烷CVD。根据UV-vis-NIR吸收和光致发光激发/发射（PLE）光谱表征，在600 ℃下，在FeRu催化剂上的甲烷CVD主要产生（6，5）SWNT。在850 ℃下，产生的主要半导体物质是（8，4）、（7，6）和（7，5）SWNT，其直径和手性分布比通过其他催化剂生长的材料窄得多。此外，我们表明，窄直径/手性生长结合离子交换色谱法（IEC）的化学分离，极大地促进实现单（m，n）单壁碳纳米管样品，如通过获得高度富集（8，4）单壁碳纳米管与近消除金属单壁碳纳米管存在于生长的材料。
2007-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and cap formation on symmetric metal nanocatalysts: A first step towards chirality-controlled single-walled carbon nanotube growth
纳米催化剂的表面势能的对称极小值作为成核位点，用于在低温下手性选择性地初始生长单壁碳管。成核位置是吸附碳的最大配位数的位置。我们使用五重对称的一个五边形金字塔的二十面体。从成核位点开始的初始锯齿形结构导致六边形和五边形的形成，从而导致异常帽形成。讨论了可能的帽剥离机制。
2013-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Chiral Walker breakdown in the U-shaped Permalloy nanotube
采用微磁学模拟方法研究了两种不同几何约束条件下U型铁磁纳米管中横畴壁的运动。在单向磁场驱动下，分别观察到了低场下与手征相关的DW结构和速度，以及高场下手征Walker击穿过程的两个阶段.所有这些手性相关的行为可以归因于不同的几何约束下的磁化动力学。此外，DW结构具有不同的响应和敏感性的应用领域，导致层次和复杂的沃克击穿过程。这为DW手性调控提供了一个新的视角。
2020-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Radius and chirality dependent conformation of polymer molecule at nanotube interface
通过分子动力学模拟研究了线性聚合物分子在碳纳米管（CNT）界面吸附时的温度依赖性构象。模型聚乙烯（PE）分子在碳纳米管表面具有选择性构象，这受碳纳米管晶格的原子结构和几何卷曲能的控制。PE分子形成熵驱动的组装域，并且它们围绕大半径CNT（40，40）的优选缠绕角反映了在石墨平面上具有能量最小值的分子构型。虽然PE分子主要在低温下更喜欢包裹在小半径扶手椅形CNT（5，5）上，但它们的构型在类似半径的锯齿形CNT（10，0）上转变为更大的包裹角。通过Landau-deGennes理论确定了在280 K附近发生的一个相变，分子在伸展构象中沿管轴排列
2006-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Role of defect healing on the chirality of single-wall carbon nanotubes
尽管已经针对选择性单壁碳纳米管合成进行了大量的努力，但是所得到的直径和手性分布仍然太宽，并且它们的控制仍然是一个挑战。在这个方向上的进展需要一些作者报道的手性选择性的机制的理解。在这里，我们专注于一个可能的这种机制，并调查有缺陷的管的愈合过程，在原子尺度上。我们使用紧束缚蒙特卡罗模拟进行统计分析的愈合的一些有缺陷的管。我们研究了温度作为克服愈合所涉及的能量障碍的主要因素的作用，以及金属催化剂的作用。使用电子衍射图案和局部表征，我们表明，愈合的收益首先沿管轴，横向扩展之前，并观察两个或多个手性之间的竞争。由此产生的图片是，没有手性似乎是有利于愈合机制，这意味着报告的手性偏好应来自其他来源。
2012-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Chirality-Dependent Growth Rate of Carbon Nanotubes - A Theoretical Study
我们考虑几何约束的碳原子的边缘生长的纳米管。管的生长是通过悬挂键从扶手椅形转变为锯齿形，反之亦然。我们发现，生长速率取决于边缘结构（手性），悬挂键转换的能量障碍，和生长温度。计算的手性分布来自这个最低限度的理论显示出令人惊讶的良好协议与实验。我们的想法意味着碳纳米管的手性分布可以通过外部参数的影响。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Kinetics of Chirality Assignment in Catalytic Single Walled Carbon Nanotube Growth
手性选择的单壁碳纳米管（SWCNTs）保证了构建~1 nm尺寸电子器件的巨大潜力。然而，手性选择的单壁碳纳米管的可靠方法仍然悬而未决。本文对催化生长过程中单壁碳纳米管的手性分配和控制进行了理论研究。这项研究表明，单壁碳纳米管的手性是由单壁碳纳米管成核过程中的五边形形成的动力学纳入。因此，手性在液体催化剂表面上随机分配。此外，基于这种理解，提出了两种潜在的合成手性选择的单壁碳纳米管的方法：i）通过使用Ta、W、Re、Os或它们的合金作为固体催化剂，和ii）通过在生长期间频繁地改变单壁碳纳米管的手性。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical circular dichroism of single-wall carbon nanotubes
采用偶极近似计算了单壁碳纳米管的圆二色性光谱。计算的CD光谱显示的功能，使我们能够区分不同的手性角度和直径的纳米管。这些结果为利用手性纳米管的CD线型定量表征和测量手性提供了理论支持。预计这些信息将有助于推动进一步的实验研究。
2005-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Optical Characterizations and Electronic Devices of Nearly Pure (10,5) Single-Walled Carbon Nanotubes
实现仅由单手性单壁碳纳米管（SWNT）组成的高性能单壁碳纳米管场效应晶体管（FET）仍然是一个难以实现的目标。已经设计了许多分离机制，并证明了不同程度的分离，但仍然难以达到将给定的纳米管混合物完全分馏成其单一手性组分的目标。据报道，色谱法可以根据直径、手性和长度分离小的单壁碳纳米管（直径小于0.9nm）。使用ssDNA序列d（GT）n（n=10-45）时，分离效率随管径增加而降低。本文报道了用离子交换色谱法从HiPco管中分离单手性（10，5）单壁碳纳米管（直径= 1.03nm）的结果。通过使用新的DNA序列（TTTA）3 T提高了分离效率，所述新的DNA序列（TTTA）3 T可以识别具有特定手性的SWNT（10，5）。通过光学吸收、拉曼光谱、光致发光激发/发射和电输运测量研究了分离管的手性。所有光谱方法均得到（10，5）管的单峰。根据电测量，纯度为99%。由于单个手性富集的（10，5）管，由并联的分离的SWNT组成的FET给出高达106的Ion/Ioff比。这是首次实现具有单手性SWNT的SWNT FET。色谱法具有将甚至更大直径的半导体SWNT与其它起始材料分离的潜力，用于进一步改善SWNT FET的性能。
2009-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Optically Modulated Conduction in Chromophore-Functionalized Single-Wall Carbon Nanotubes
我们展示了一种光学活性纳米管杂化材料，通过功能化单壁纳米管与偶氮基生色团。在UV照射下，共轭发色团经历顺-反异构化，导致纳米管附近的电荷重新分布。这种电荷重新分布改变了局部静电环境，使阈值电压偏移并增加了纳米管晶体管的导电性。对于~1-2%的覆盖率，我们测量到高达1.2 V的阈值电压的偏移。此外，电导变化在长时间内是可逆的和可重复的，这表明发色团官能化的纳米管对于集成的纳米光电探测器是有用的。
2007-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Graphene edge from A to Z - and the origins of nanotube chirality
推导了任意石墨烯边的能量解析表达式。它包含一个“化学相移”，由边缘的化学条件决定。直接原子计算支持关系的普遍性质。对于石墨烯的形成，空隙或条带的形状，这对于在成核阶段通过化学手段选择和控制纳米管手性具有进一步的重要意义。
2010-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Nanotubes: Effects of Chirality and Isotope Impurity
采用非平衡分子动力学方法，利用精确势函数研究了单壁纳米管（SWNT）的热导率与手性和同位素杂质的关系。研究发现，与电子电导率相反，热导率对手性不敏感。然而，同位素杂质可以降低热导率高达60%，并改变温度依赖性行为。我们还研究了在不同温度下，不同半径的管的热导率对管长的依赖关系。
2006-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Density Horizontal Arrays of Single-Chirality Carbon Nanotubes
Beijing National Laboratory for Molecular Science, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University（北京大学化学与分子工程学院）；Key Laboratory for the Physics and Chemistry of Nanodevices, School of Electronics, Peking University（北京大学电子学院）；School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University（浙江大学材料科学与工程学院）；Institute of Carbon-Based Thin Film Electronics, Peking University（北京大学碳基薄膜电子研究所）；State Key Lab for Mesoscopic Physics, Frontiers Science Centre for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院）；Academy for Advanced Interdisciplinary Studies, Peking University（北京大学前沿交叉学科研究院）
本文提出了一种基于马兰戈尼流的自组装策略，用于制备高密度单手性碳纳米管阵列，实现了高排列密度和二维序参量，展示了其在研究一维纳米材料各向异性性质方面的潜力。
2026-05-18 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
Chirality-Selective Excitation of Coherent Phonons in Carbon Nanotubes
使用预先设计的飞秒光脉冲序列，我们有选择地激发相干声子的径向呼吸模式的特定手性单壁碳纳米管内的合奏样品。通过分析声子振荡的初始相位，我们证明了在超快光激发下，管的直径最初是增加的。此外，从激发配置文件，我们表明，碳纳米管的激子吸收峰周期性振荡作为时间的函数时，管直径经历径向呼吸模式振荡。
2008-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strains in Axial and Lateral Directions in Carbon Nanotubes
得到了所有手性碳纳米管在横向和轴向应变的解析表达式。这些表达式与键角和键长柔性有关。这最终导致获得所有手性和所有直径的碳纳米管的泊松比非常普遍的结果。结果表明，泊松比与碳纳米管的直径无关，而与碳纳米管的手性有关。在键长固定（只有键角柔性）的假设下，得到了所有手性管的泊松比为1.在键长和键角柔性的假设下，泊松比在~0和0.3之间，取决于手性.本泊松比的计算不需要任何细节的分子相互作用的假设下，无论是键角或键长的灵活性单独，但依赖于相互作用的潜力，如果两者都假设灵活。此外，已经发现，泊松比对施加的初始应力敏感，当在不同的初始应力值下获得时变化显著。据观察，泊松比可以用来证明通过找出键长的灵活性相比，键角的灵活性的相互作用潜力。
2005-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Chirality-Selective Transport of Benzene Molecules on Carbon Nanotubes
利用分子动力学模拟，我们预测了手性对苯分子沿碳纳米管（CNTs）表面传导的影响，受到热梯度。在扶手椅型碳纳米管的情况下，分子的群漂移速度最大，并随着手性角的减小而减小。热扩散的这种手性效应是由分子的优化路径的变化引起的，该分子的优化路径随着界面处的不同电子重叠而变化。的热泳运输的机制被确定为耦合与梯度的吸附物-基板的相互作用能，这源于非谐性质的范德华势。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality dependent frequency shift of radial breathing mode in metallic carbon nanotubes
预测了金属单壁碳纳米管径向呼吸模的声子频移随费米能的变化。扶手椅型纳米管没有表现出任何频移，而锯齿型纳米管表现出声子软化，但这种软化与加宽无关。这种手性依赖性源于曲率诱导的能隙和径向呼吸模式的特殊电子-声子耦合机制。由于粒子-空穴的对称性，只有离位形变势对频移有贡献。另一方面，在位势对拉曼强度有贡献，径向呼吸模式强度比$G$带的强度强。讨论了径向呼吸模频移的手征依赖性与$Γ$点光学声子频移之间的关系。
2008-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Chirality-Sorted Carbon Nanotube Networks
单壁碳纳米管（SWNTs）的热性能是显着的兴趣，但其依赖于单壁碳纳米管的手性一直是，到现在为止，没有实验探索。在这里，我们使用电加热和红外热成像，同时研究手性排序单壁碳纳米管网络的热和电输运。我们研究了溶液处理90%半导体，90%金属，纯化未分选（66%半导体），和生长HiPco单壁碳纳米管薄膜。这些膜的热导率范围为80至370 W/m/K，但不受手性控制，而是取决于网络的形态（即质量和结密度，准对齐）。测得的热导率的上限范围与最好的金属（Cu和Ag）相当，但质量密度低了一个数量级。这项研究揭示了重要的因素控制的重量轻的手性排序单壁碳纳米管薄膜的热性能，为潜在的热和热电应用。
2016-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality of internal metallic and semiconducting carbon nanotubes
我们已经分配的手性的双壁碳纳米管的内管的催化化学气相沉积使用的径向呼吸模式（RB）在非弹性光散射实验中的高灵敏度。推导出的手征对应于几个半导体和只有两个金属内管。RB模式系统地转移到更高的能量相比，理论值。本文从管内外层间距的减小和电子共振效应两个方面讨论了金属管和半导体管RB模的实验能量与理论能量之间的差异。我们发现了几对RB模式对应于不同直径的内部和外部管。
2001-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Work functions of pristine and alkali-metal intercalated carbon nanotubes and bundles
利用第一性原理方法研究了单壁碳纳米管和碳束的功函数。对于单个金属管，WF与手性无关，并随管径略有增加。对于半导体管，WF（由HOMO能量定义）迅速下降。纳米管束（$\sim$ 5 eV）的WF显示没有明确的依赖于管的尺寸和手性，略高于个别管。对有限长管的计算表明，管端和侧壁没有实质性的差别。在碱金属插入后，WF急剧下降，费米能级附近的电子态被显着修改。金属和半导体纳米管束变得难以区分。
2001-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Chirality-Dependent Kinetics of Single-Walled Carbon Nanotubes from Machine-Learning Force Fields
本研究开发钴-碳机器学习力场并结合微动力学建模，揭示了单壁碳纳米管生长中缺陷动力学通过直径控制机制影响手性分布与起源。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic transport through carbon nanotubes -- effects of structural deformation and tube chirality
使用经典力场和密度泛函理论（DFT）相结合的原子模拟表明，碳原子基本上保持sp2协调无论是弯曲的管或管推动原子尖锐的AFM针尖。随后的格林函数为基础的运输计算表明，扶手椅管的电导没有显着下降，而锯齿形管的电导可以下降几个数量级的AFM推管。这种效应可以归因于在尖端变形下管的简单拉伸，这在费米表面处打开了能隙。
2002-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Credit to Pioneering Work on Carbon Nanotubes
这封信给了一个开创性的论文，几乎是未知的科学界。根据碳多层管状晶体的透射电子显微镜图像和X射线衍射图，作者提出了碳纳米管结构形成的模型和碳纳米管各种手性的假设。
2021-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Chirality-induced selectivity of angular momentum by orbital Edelstein effect in carbon nanotubes
该研究揭示手性碳纳米管因轨道埃德尔斯坦效应产生手性诱导的轨道选择性，其磁化率与手性角奇相关、随能量二次增长，可通过掺杂或栅压调控，用于产生自旋/轨道极化电流，在自旋轨道电子学和量子计算中有应用潜力。
2025-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modeling and characterizing single-walled carbon nanotubes by pressure probe
我们比较了三种未封端的单壁碳纳米管在环境条件下和静水压力下的平衡结构中的键长、截面形状和体积模量的行为。数值计算结果表明，两个键长可以完全描述非手性单壁碳纳米管的结构，而手性单壁碳纳米管的结构只需要一个键长。在扶手椅型管中，一个键长大于石墨化值，而在锯齿型管中，一个键长为常数。这些键长对管半径非常敏感。在手性管中，键长的值被发现依赖于手性和轻微的管半径。这些键长的不同的响应被发现在施加压力。在某一临界压力下，非手性管中两个键长变得相等。关于纳米管的横截面形状和它的压力依赖性的分析也已经完成。发生从圆形到椭圆形的形状过渡。在这个转变，键长的行为被发现是不同的，并依赖于管的手性。手征角介于锯齿形和扶手椅形管之间的手征管具有最显著的手征效应。因此，我们表明，压力是一个有用的探针来表征各种碳纳米管。
2008-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Optical absorption in small BN and C nanotubes
本文采用含时密度泛函理论和无规相位近似对小尺寸氮化硼和碳纳米管的光吸收光谱进行了理论研究。对于C和BN管，由于局部场效应，垂直于管轴偏振的光的吸收被强烈抑制。由于BN管是宽带隙绝缘体，它们只吸收紫外线能量区，与手性和直径无关。与单C和BN片的光谱相比，管显示额外的精细结构，其源于管的（准）一维性，并且敏感地依赖于手性和管直径。这种精细结构可以为高分辨率光学吸收光谱中的管折射率分配提供额外的信息。
2003-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependence of the Band Gap of Semiconducting Carbon Nanotubes
半导体单壁碳纳米管（SWNTs）的带隙的温度依赖性的计算通过直接评估的电子-声子耦合内的“冻结声子”计划。一个有趣的直径和手性依赖的$E_g(T)$，包括非单调的行为，某些管和不同的“家庭”的行为。这些结果被追溯到一个强大的和复杂的带边状态和最低能量的光学声子模式之间的耦合。的$E_g(T)$曲线由直径和手性依赖参数的解析函数建模，这些提供了一个有价值的指导系统估计$E_g(T)$为任何给定的单壁碳纳米管。在300 K的温度变化的幅度小于12毫电子伏，不应影响$(n,m)$分配的基础上光学测量。
2004-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Transforming carbon nanotubes by silylation: An ab initio study
我们使用从头算密度泛函方法研究了单壁碳纳米管和石墨烯单分子膜的硅基（SiH3）自由基和氢的化学功能化。我们发现，甲硅烷基自由基与石墨烯和纳米管壁形成强共价键，导致局部结构弛豫，增强这些石墨纳米结构的sp3特性。甲硅烷基化将所有碳纳米管转变为半导体，与它们的手性无关。计算的振动光谱表明，特定的频率偏移可以用作成功的硅烷化的签名。
2008-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Nanotube field of C60 molecules in carbon nanotubes: atomistic versus continuous tube approach
本文计算了碳60分子在具有离散原子结构的单壁碳纳米管中的范德华能。考虑了分子的取向自由度和纵向位移，并考虑了几种非手性和手性碳纳米管。与早期的工作，其中管近似由连续的圆柱形分布的碳原子的比较。我们发现，这样的近似是有效的高和中间管半径，低管半径，轻微的手征性效应发挥作用。三个分子取向制度时，发现不同的纳米管半径。
2006-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast terahertz probes of interacting dark excitons in chirality-specific semiconducting single-walled carbon nanotubes
超快太赫兹光谱通过内部直接偶极允许的最低暗-亮对状态$\sim$ 6 meV之间的跃迁访问共振激发（6，5）SWNT中的{\em暗}激子基态。一个分析模型再现的响应，使瞬态密度的暗激子和{\em e-h}等离子体，振子强度，跃迁能量重整化和动力学的定量分析。%激发诱导重整化。非平衡的，但稳定的，准一维量子态与暗激子相关迅速出现，即使增加非共振光激发，并经历一个独特的交叉复杂的相空间填充%的复杂分布之间的暗和亮对状态，不同的致密的2D/3D激子的影响的热化，冷却和电离的自由载流子。
2015-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Draw out Carbon Nanotube from Liquid Carbon
碳纳米管（CNT）由于其优异的电学和力学性能，在未来有着广泛的应用前景。然而，目前碳纳米管的生长不能很好地控制，这一前景受到阻碍。特别是，控制CNT的手性似乎对任何现有的生长方法都是困难的。此外，一个系统的方法来设计互连网络尚未建立，这是特别集中在纳米电子学领域。到目前为止，人们迫切需要一种新的合成方法，这种方法可以控制手性和结构，并适用于大规模生产。最近，报道了从液体前驱体生长纯碳弧产物纳米管的实验证据。在这里，我们展示了通过从液态碳中拉出一个良好的纳米管来拉长碳纳米管生长过程的模拟结果，并讨论了其机理和合适的合成条件。还模拟了从两个隔离的CNT产生Y结作为CNT网络的第一步的过程。我们提出这种新的合成方法作为一个有前途的无催化剂的机械设计互连碳纳米管网络和碳纳米管克隆。
2006-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Bond Lengths of Single-Walled Carbon Nanotubes
计算了单壁碳纳米管（SWNTs）的不同手性（扶手椅型、锯齿型和手性）的键长。我们使用修改后的螺旋和旋转对称性来描述单壁碳纳米管的结构和Tersoff势，以尽量减少这些管的能量。它出现，在一般情况下，需要两个键长获得最小的能量结构，在对比常用的一个键长。键长的差异取决于手性和非手性管的半径。值得注意的是，即使是一个小的偏离之字形或扶手椅字符导致有趣的行为的键长。直径的减小是造成非手性纳米管的键长不同的原因。我们还计算了静水压力下的键长。在压力下计算扶手椅型单壁纳米管的键长的行为表明，与较短的键长相比，较大的键长随压力减小得更快。在某个临界压力下（取决于管的半径），两个键长变得彼此相等，在该临界压力以上将它们的差反转。我们建议可以利用这种行为来实验确定碳纳米管的手性和半径，例如通过观察两种不同键长的典型模式的存在和消失。这种变化只发生在几个GPa的压力范围内。
2006-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Optical Determination of Electron-Phonon Coupling in Carbon Nanotubes
我们报道了一种直接测量碳纳米管中电子-声子耦合的光学方法，通过关联共振拉曼激发轮廓的第一和第二谐波。该方法适用于1D和0 D系统，并且不限于表现出光致发光的材料。在5个不同的纳米管的径向呼吸模式的电子-声子耦合的实验结果显示从3-11毫电子伏的耦合强度，取决于手性。计算结果与Goupalov等人计算的手性和直径依赖性吻合得很好。
2006-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Static dielectric response and Born effective charge of BN nanotubes from {\it ab initio} finite electric field calculations
用有限电场方法对BN纳米管（BN-NTs）的全静态介电响应和Born有效电荷进行了{\it Ab initio}研究。据发现，离子的贡献的BN-NTs的静态介电响应是实质性的，也是一个明显的手性依赖的振荡叠加在纵向电极化率和管直径（$D$）之间的线性关系，作为一个薄的介电圆柱壳。相比之下，BN-NT的横向介电响应类似于直径为$D+4$·$ $的薄（非理想）导电圆柱壳的行为，其中内部电场的屏蔽因子为2。玻恩有效电荷的中等主分量$Z_y^*$对应于与BN-NT表面相切的横向原子位移，具有明显的$D$依赖性（但与手性无关），而大的纵向分量$Z_z^*$表现出明显的手性依赖性（但几乎与$D$无关），这表明了表征BN-NT的直径和手性的强有力的方法。
2007-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Motor Constructed from a Double-Walled Carbon Nanotube Driven by Axially Varying Voltage
从概念上构建了一种新的分子马达，该马达由一个长的单壁碳纳米管（SWNT）和一个短的具有不同手性的单壁碳纳米管（SWNT）组成。内外管之间的相互作用是内外管碳原子间的Lennard-Jones势之和。在Smoluchowski-Feynman棘轮的框架内，理论上表明，在等温浴中的该系统将表现出在存在变化的轴向电压时的单向旋转。
2005-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Neon Atoms Oscillating Inside Carbon and Boron-Nitride Nanotubes: A Fully Atomistic Molecular Dynamics Investigation
在本工作中，我们讨论了广泛的全原子分子动力学模拟的基础上，氖原子内振荡（5，5）单壁碳纳米管（CNT）和氮化硼（BNNT）的动力学。我们的结果表明，在很大的温度范围内，持续的高频振荡状态是可能的。我们的研究结果还表明，振荡的一般特征是非常相似的CNT和BNNT，在与一些猜测在以前的工作文献中的对称性破缺的重要性和手性所表现出的BNNT。
2007-07-23 cond-mat.mtrl-sci
The strength of the radial-breathing mode in single-walled carbon nanotubes
我们表明，从头计算的径向呼吸模式在单壁碳纳米管的电子-声子耦合矩阵元M强烈依赖于管的手性。对于相同直径的纳米管，锯齿形管的耦合强度|M| ^2比扶手椅形管的耦合强度高一个数量级。对于（n，m）管，M取决于（n-m）mod 3的值，这允许通过它们的拉曼散射强度来区分具有相似直径的半导体纳米管。我们测量的共振拉曼光谱的径向呼吸模式，支持我们的理论预测。
2004-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Tunable adsorption on carbon nanotubes
我们从第一性原理出发研究了单原子氢和铝在单壁碳纳米管上的吸附。吸附是放热的，并且相关的结合能与锯齿形管的半径成反比。我们发现，单原子的吸附和相关性质可以连续和可逆地修改外部径向变形。随着径向变形量的增加，变形管高曲率处的结合能增加。曲率和径向变形的影响取决于管的手征性。
2001-07-23 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Study of Work Functions of Single Wall Carbon Nanotubes
我们对单壁碳纳米管的功函数进行了第一性原理计算。对于I类管（D > 1 nm），功函数位于窄分布（~0.1 eV）内，并且没有显示出显著的手性或直径依赖性。对于Ⅱ类管（D < 1 nm），功函数随管径的增大而变化，扶手椅型管的功函数随管径的增大而单调减小，而锯齿型管的功函数随管径的增大而单调减小。表面偶极子和杂交效应被证明是负责所观察到的功函数的变化。
2005-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Electron-Hole Asymmetry in Single-Walled Carbon Nanotubes Probed by Direct Observation of Transverse Quasi-Dark Excitons
我们研究了单壁碳纳米管（SWNTs）中的价带和导带之间的不对称性，通过直接观察自旋单重态横向暗激子使用偏振光致发光激发光谱。电子-空穴（e-h）不对称性提高了横向激子波函数在动量空间中两个等价的K和K'谷处的简并度，从而使横向暗激子态具有有限的振子强度。手性依赖的光谱重量转移到横向暗态被清楚地观察到，表明的e-h不对称的程度取决于特定的纳米管结构。基于理论和实验结果的比较，我们评估了石墨烯和各种碳纳米管结构中的能带不对称性参数。
2009-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Molecular encapsulation from the liquid phase and graphene nanoribbon growth in carbon nanotubes
从封装在碳纳米管中的有机小分子生长石墨烯纳米带可以产生具有均匀宽度和手性的产物。我们提出了一种方法的基础上封装的1，2，4-三氯苯从液相和随后的退火。该过程产生几十纳米长的石墨烯纳米带。通过拉曼光谱在宏观样品上和在纳米尺度上通过尖端增强拉曼散射和高分辨率透射电子显微镜图像证明了纳米带的存在。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Bandgap opening in metallic carbon nanotubes due to silicon impurities
控制碳纳米结构的带隙是碳基纳米电子器件发展和主流应用的关键。采用密度泛函理论计算了硅杂质对碳纳米管电子性质的影响。我们已经发现，即使当硅原子的线密度足够低，它们不创建键合的吸附原子链时，硅吸附原子在本质上金属的CNT中打开带隙。金属碳纳米管中打开的带隙范围在0.10 eV至0.47 eV之间，具体取决于吸附位点、Si吸附原子的线密度和碳纳米管的手性。
2010-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon effects and transport in carbon nanotubes
我们在紧束缚模型下计算了半导体碳纳米管中的电子-声子散射和束缚。的流动性是使用多波段玻尔兹曼处理。在高场下，主要散射是由对应于石墨烯布里渊区的角K的LO声子引起的带间散射。漂移速度在石墨烯费米速度的大约一半处饱和。计算的迁移率作为温度，电场，和纳米管的手性的函数，以及再现一个简单的插值公式。极化子结合给出了~70 meV的带隙重整化，比预期的大一个数量级。相干长度可以相当长，但强烈依赖于能量。
2004-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Coupling of carbon nanotubes to metallic contacts
碳纳米管-金属接触的建模从基础和应用的角度来看都是重要的。对于许多应用，重要的是设计接触，使得传输由纳米管的固有特性而不是接触的细节决定。在本文中，我们计算了电子从一个纳米管到一个自由电子金属，这是侧面接触的传输概率。如果金属-纳米管界面足够有序，我们发现k矢量守恒在确定耦合中起着重要的作用，其物理性质取决于接触面积、管直径和手性。本文的主要结果是：（i）电导尺度与接触长度，在实验中已经观察到的现象和（ii）在金属和纳米管之间的均匀耦合的情况下，金属费米波矢量的阈值（低于该耦合是微不足道的）取决于手性。无序和小的相位相干长度放松了k矢量守恒的需要，从而使耦合更强。
2001-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-phonon effects in carbon nanotube optical absorption
我们发现碳纳米管的光学性质反映了激子-声子耦合的强烈效应。紧束缚计算表明，吸收峰的光谱重量的一个显着的分数被转移到一个独特的激子+声子边带，这是峰值在约200毫电子伏以上的主要吸收峰。该边带提供了光学跃迁的激子特征的独特签名。激子-声子耦合反映在一个动态的结构畸变，这有助于高达100毫电子伏的结合能。令人惊讶的是，扭曲是长程的，并且强烈依赖于手性。
2004-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Structure of chiral single-walled carbon nanotubes under hydrostatic pressure
我们研究了不同手性的手性管的结构参数，即键长和键角。所使用的程序是基于螺旋和旋转对称性和Tersoff潜在的。结果表明，在室温条件下，手性管结构中存在等键长和三个不等键角。键长更多地取决于手征性，而对管半径的影响很小。管长对键长和键角的影响不显著。这些C-C键在静水压力下重新计算。键合长度随压力压缩，而键合角度实际上保持不变。我们还进行了分析关于手征管的截面形状和它的压力依赖性。发现在一定压力下，发生从圆形到椭圆形截面的转变。转捩压力强烈地依赖于管的半径和手征。在该过渡处，对应于给定的椭圆截面，所有手性管的键长是相同的。键长的这种行为不同于非手性管。
2008-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Structural characterization of carbon nanotubes via the vibrational density of states
碳纳米管的电学和化学性质随着不同的手性和直径而显著变化，使得这些结构性质的实验测定变得重要。在这里，我们表明，振动态密度（VDOS）包含碳纳米管的结构，特别是在低频率的信息。我们发现，纳米管的直径和手性可以确定的特征低频$L$和$L'$模式中的VDOS。对于锯齿形纳米管，$L$峰分裂成两个峰，产生另一个低能$L"$峰。这些峰的频率和相对强度的显著变化开辟了一条区分结构不同的纳米管的途径。对具有不同缺陷密度的Stone-Wales缺陷的不同取向的仔细研究表明，不同的结构缺陷也在VDOS中留下不同的指纹，特别是在$L$和$L'$模式中。利用我们的结果，可以从直接测量VDOS的实验中获得更多的结构信息，如非弹性电子和非弹性中子谱。
2017-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Entropy driven stability of chiral single-walled carbon nanotubes
单壁碳纳米管是中空的圆柱体，可以通过在催化剂的界面处掺入碳而生长厘米长。它们显示半导体或金属特性，这取决于它们的螺旋度，这是在它们的生长过程中确定的。为了支持寻求一个选择性的合成，我们开发了一个热力学模型，涉及管催化剂的界面能，温度，以及由此产生的管手性。我们表明，纳米管可以生长手性，因为他们的纳米尺寸的边缘的构型熵，从而解释实验观察到的温度演变的手性分布。考虑到催化剂的化学性质，通过界面能，结构图和相图推导，这将指导一个合理的选择，催化剂和生长参数，以获得更好的选择性。
2018-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Structure and formation energy of carbon nanotube caps
我们提出了一个详细的研究的几何形状，结构和能量的碳纳米管帽。我们证明了帽的结构唯一地决定了可以连接到它的纳米管的手性。帽的结构通过定义六个五边形在六边形晶格上的位置以几何方式指定。移动一个（或多个）五边形系统地为其他纳米管手性创建帽。对于（10，0）管的例子，我们使用从头计算研究不同的纳米管帽的形成能。具有孤立五边形的帽具有0.29+/-0.01eV/atom的平均形成能。一对相邻的五边形需要更大的形成能1.5eV。我们发现，形成相邻的五边形对的能量解释的直径分布在小直径的纳米管样品生长的化学气相沉积。
2005-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Intersubband plasmon excitations in doped carbon nanotubes
我们从理论上研究了掺杂单壁碳纳米管（SWNTs）中的子带间等离子体激元激发，通过研究等离子体激元频率对纳米管直径、手性和费米能的依赖关系。子带间等离子体激元可以被偏振垂直于纳米管轴的光激发，因此等离子体激元激发对应于两个不同子带之间的光学跃迁，这对费米能敏感。在每一个单壁碳纳米管中，这种机制导致出现的光学吸收峰的等离子体频率为一个给定的费米能量，$E_F$。对许多直径为$d_t < 2$ nm的单壁碳纳米管计算的等离子体激元频率表现出对$(1/d_t)^{0.7}$的依赖性，并且频率进一步受到费米能的影响，如$E_F^{0.25}$。有了这些知识，就有可能开发出掺杂单壁碳纳米管中的子带间等离子体激元激发图，这对快速估计掺杂水平是有用的，也是表征纳米管手性的另一种方法。
2019-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal map of gas-dependent kinetic selectivity in carbon nanotube growth
单壁碳纳米管已经成为在超尺度晶体管中优于硅的候选材料，但是基于纳米管的集成电路的实现需要纯半导体物质的密集阵列。在管催化剂系统的动力学和热力学控制直接生长这样的纳米管阵列中起着关键作用，进一步的进展需要全面了解看似矛盾的生长动力学的报告。在这里，我们提出了一个通用的动力学模型，并提供其定量验证乙醇为基础的同位素标记实验。虽然从催化剂中去除碳在低前体供应下的生长动力学中占主导地位，但我们的动力学模型和实验表明，当共同供应足够量的碳和蚀刻剂时，出现手性依赖的生长速率。由于该模型可以扩展到创建动力学图作为气体成分的函数，我们的研究结果解决了文献中的差异，并为实际应用提供了合理的手性选择性增长策略。
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
