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Armchair型石墨纳米带的电子结构和输运性质 被引量:18
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作者 欧阳方平 徐慧 +1 位作者 李明君 肖金 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第2期328-332,共5页
利用第一性原理的电子结构和输运性质计算方法,研究了扶手椅(armchair)型单层石墨纳米带(具有锯齿边缘)的电子结构和输运性质及其边缘空位缺陷效应.研究发现,完整边缘的扶手椅型石墨纳米带是典型的金属性纳米带,边缘空位缺陷的存在对扶... 利用第一性原理的电子结构和输运性质计算方法,研究了扶手椅(armchair)型单层石墨纳米带(具有锯齿边缘)的电子结构和输运性质及其边缘空位缺陷效应.研究发现,完整边缘的扶手椅型石墨纳米带是典型的金属性纳米带,边缘空位缺陷的存在对扶手椅型纳米带能带结构有一定的影响,但并不彻底改变其金属性特征. 展开更多
关键词 石墨纳米带 空位缺陷 电子结构 输运性质
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化学掺杂Armchair石墨纳米带的第一性原理研究
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作者 李昭宁 王六定 +4 位作者 王小冬 席彩萍 沈中元 赵景辉 吴宏景 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期48-52,共5页
本文利用第一性原理研究了化学掺杂(N和B)对Armchair石墨纳米带(AGNR)电子性质的影响。结果发现:N和B原子有不同的最佳掺杂位置,掺杂使AGNR分别成为n型或p型半导体。纳米带宽度不同时,掺杂对AGNR电子结构如能级、能隙、轨道分布等有不... 本文利用第一性原理研究了化学掺杂(N和B)对Armchair石墨纳米带(AGNR)电子性质的影响。结果发现:N和B原子有不同的最佳掺杂位置,掺杂使AGNR分别成为n型或p型半导体。纳米带宽度不同时,掺杂对AGNR电子结构如能级、能隙、轨道分布等有不同影响。 展开更多
关键词 化学掺杂 石墨纳米带 第一性原理
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Rb吸附石墨烯纳米带电子性质和光学性质的研究 被引量:2
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作者 王伟华 罗杰 周嘉旭 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2024年第2期80-86,共7页
本文基于密度泛函理论的第一性原理方法了计算了Rb、O和H吸附石墨烯纳米带的差分电荷密度、能带结构、分波态密度和介电函数,调制了石墨烯纳米带的电子性质和光学性质,给出了不同杂质影响材料光学特性的规律.结果表明本征石墨烯纳米带为... 本文基于密度泛函理论的第一性原理方法了计算了Rb、O和H吸附石墨烯纳米带的差分电荷密度、能带结构、分波态密度和介电函数,调制了石墨烯纳米带的电子性质和光学性质,给出了不同杂质影响材料光学特性的规律.结果表明本征石墨烯纳米带为n型直接带隙半导体且带隙值为0.639 eV;Rb原子吸附石墨烯纳米带之后变为n型简并直接带隙半导体,带隙值为0.494 eV;Rb和O吸附石墨烯纳米带变为p型简并直接带隙半导体,带隙值增加为0.996 eV;增加H吸附石墨烯纳米带后,半导体类型变为n型直接带隙半导体,且带隙变为0.299 eV,带隙值相对减小,更有利于半导体发光器件制备.吸附Rb、O和H原子后,石墨烯纳米带中电荷密度发生转移,导致C、Rb、O和H之间成键作用显著.吸附Rb之后,在费米能级附近由C-2p、Rb-5s贡献;增加O原子吸附之后,O-2p在费米能级附近贡献非常活跃,C-2p、Rb-5s和O-2p电子态之间强烈的杂化效应,促使费米能级附近的杂质能级分裂成能带;再增加H原子吸附之后,Rb-4p贡献发生蓝移,O-2p在费米能级附近贡献非常强,费米能级分裂出两条能带.Rb、O和H的吸附后,明显调制了石墨烯纳米带的光学性质. 展开更多
关键词 石墨纳米 结构 光学性质 分波态密度 第一性原理
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石墨烯纳米带的热输运性能研究
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作者 刘远超 徐一帆 +2 位作者 邵钶 蒋旭浩 李耑 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期126-131,共6页
基于分子动力学模拟方法,研究了本征石墨烯纳米带的尺寸效应以及存在空位、N掺杂、B掺杂缺陷时,温度、缺陷浓度和不同缺陷类型对石墨烯纳米带热输运性能的综合影响,深入研究了石墨烯纳米带的声子热输运机理。结果表明:本征石墨烯纳米带... 基于分子动力学模拟方法,研究了本征石墨烯纳米带的尺寸效应以及存在空位、N掺杂、B掺杂缺陷时,温度、缺陷浓度和不同缺陷类型对石墨烯纳米带热输运性能的综合影响,深入研究了石墨烯纳米带的声子热输运机理。结果表明:本征石墨烯纳米带的热导率在400K时为107.0W/(m·K),且均随长度和宽度的增加而增加。当缺陷和温度混合效应存在时,由于声子散射和高频声子的激发,使热导率均会随浓度和温度的增加而下降。同时,不同缺陷类型在同一温度下,空位缺陷在低浓度时对热导率影响较大,但在高浓度时掺杂缺陷影响显著。其中N掺杂的影响强于B掺杂,这是由于不同原子的质量不同造成的。研究结果有助于调控石墨烯热输运特性,可为微纳电子器件的高效散热提供理论指导。 展开更多
关键词 石墨纳米 热输运 缺陷 温度 分子动力学模拟
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石墨烯纳米带的制备技术及应用研究现状 被引量:1
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作者 周新博 付景顺 +3 位作者 苑泽伟 钟兵 刘涛 唐美玲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期64-74,共11页
石墨烯具有优异的力学、电学、光学、热学等物理性质,是当前新型材料的研究热点之一,被广泛应用在导电薄膜、储能元件、药物载体以及锂电池等领域。然而,石墨烯无带隙的特点限制其更广泛的应用,因此,通过技术手段打开石墨烯带隙成为学... 石墨烯具有优异的力学、电学、光学、热学等物理性质,是当前新型材料的研究热点之一,被广泛应用在导电薄膜、储能元件、药物载体以及锂电池等领域。然而,石墨烯无带隙的特点限制其更广泛的应用,因此,通过技术手段打开石墨烯带隙成为学者们亟待解决的新问题。将石墨烯制成石墨烯纳米带(Graphene nanoribbons,GNRs)是打开其带隙的可行办法。因此,本文梳理了制备GNRs的不同方法,综述了其制备原理和研究进展,并对比了其优点和不足,提出了将不同方法的优点相互结合的复合制备方法,以实现可控、高效、高质量制备GNRs,最后介绍了GNRs在高性能传感器、场效应晶体管和光电探测器领域应用的研究进展和未来发展趋势。这对GNRs进一步应用在纳米器件中有一定的指导意义。 展开更多
关键词 石墨纳米 剪裁 化学合成 传感器 场效应晶体管 光电探测器
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改性石墨烯纳米带/双马来酰亚胺复合材料的摩擦学性能 被引量:1
6
作者 沈连根 石磊 +3 位作者 韩相鹏 史炳瑞 张佳豪 刘超 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期630-639,共10页
为了改善石墨烯与双马来酰亚胺(BMI)树脂的相容性,并使其在摩擦过程中快速形成高质量自润滑转移膜,用超支化聚硅氧烷(HBPSi)和Ni纳米粒子共同改性石墨烯纳米带(GNRs),制备了HBPSi/Ni/GNRs复合粒子,将其引入到BMI树脂中制备出HBPSi/Ni/GN... 为了改善石墨烯与双马来酰亚胺(BMI)树脂的相容性,并使其在摩擦过程中快速形成高质量自润滑转移膜,用超支化聚硅氧烷(HBPSi)和Ni纳米粒子共同改性石墨烯纳米带(GNRs),制备了HBPSi/Ni/GNRs复合粒子,将其引入到BMI树脂中制备出HBPSi/Ni/GNRs/BMI复合材料。采用FTIR、SEM、TEM、摩擦磨损试验机及分子动力学模拟对复合粒子的结构、形貌及添加量和复合材料的摩擦学性能的影响进行了考察,并探究了其摩擦磨损机理。结果表明,HBPSi和Ni纳米粒子成功负载到GNRs表面上。与GNRs相比,HBPSi/Ni/GNRs复合粒子能够显著提升BMI复合材料的摩擦学性能。当HBPSi/Ni/GNRs复合粒子添加量(质量分数)为0.6%时,HBPSi/Ni/GNRs/BMI复合材料的摩擦系数和体积磨损率均降至最低,分别为0.18和1.9×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。HBPSi/Ni/GNRs复合粒子与BMI树脂强的界面作用是导致其复合材料抗剪切能力提升的关键。 展开更多
关键词 石墨纳米 Ni纳米粒子 超支化聚硅氧烷 摩擦学 分子动力学模拟 功能材料
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氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征 被引量:15
7
作者 樊志敏 郑玉婴 +1 位作者 曹宁宁 张延兵 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期3105-3109,3114,共6页
采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明... 采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。 展开更多
关键词 氧化石墨纳米 TPU复合材料薄膜 氧气透过率 阻隔性
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石墨烯纳米带热导率的分子动力学模拟 被引量:15
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作者 魏志勇 毕可东 陈云飞 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期306-310,共5页
采用非平衡态分子动力学方法研究了石墨烯纳米带的热导率随温度变化的关系.通过在纳米带长度方向上施加周期性边界条件,利用Tersoff作用势和Fourier定律计算热导率.由于模拟尺寸较小时热导率随纳米带长度的增加而单调增加,为了减小长度... 采用非平衡态分子动力学方法研究了石墨烯纳米带的热导率随温度变化的关系.通过在纳米带长度方向上施加周期性边界条件,利用Tersoff作用势和Fourier定律计算热导率.由于模拟尺寸较小时热导率随纳米带长度的增加而单调增加,为了减小长度对石墨烯纳米带热导率的影响,采用倒数拟合的方法消除了尺寸效应.模拟结果表明,石墨烯纳米带热导率随温度升高逐渐减小,这与高温下Umklapp散射作用的增强有关.结果还表明,在实际宽度近似相等的条件下,锯齿形纳米带的热导率明显高于扶手椅形,且对相同类型的纳米带,其热导率随宽度的增加而增加,表明纳米带的手性和宽度是影响石墨烯纳米带导热性能的重要参数. 展开更多
关键词 石墨纳米 分子动力学 热导率
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功能氧化石墨烯纳米带/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能 被引量:13
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作者 张思维 赵文誉 +2 位作者 李长 郑玉婴 樊志敏 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期151-157,共7页
以氧化解压多壁碳纳米管的方法制备了氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs化学修饰得到功能氧化石墨烯纳米带。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯纳米带(IPGONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材... 以氧化解压多壁碳纳米管的方法制备了氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs化学修饰得到功能氧化石墨烯纳米带。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯纳米带(IPGONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜,研究了IP-GONRs对TPU薄膜阻隔性能的影响。扫描电镜和X射线衍射的数据表明,IP-GONRs完全剥离地均匀分散在TPU基体中,并且基本沿着纳米复合材料薄膜表面平行分布。仅添加3.0%(质量分数,下同)的IP-GONRs时,TPU薄膜的氧气透过率便下降67%,因此获得了具有优异阻隔性能的IPGONRs/TPU纳米复合材料薄膜。这种具有优异阻隔性能的复合材料薄膜在食品包装和轻量气体存储容器方面有潜在的应用。 展开更多
关键词 功能氧化石墨纳米 热塑性聚氨酯 复合材料薄膜 氧气透过率 阻隔性能
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不同结构石墨烯纳米带吸附NH3的第一性原理研究 被引量:4
10
作者 王欢 王常 +4 位作者 吴海洋 李昕 刘卫华 韩传余 王小力 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期107-115,共9页
为了进一步提高基于石墨烯的气敏传感器对NH3的传感性能,采用第一性原理方法,研究了NH3与不同结构扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的相互作用,通过计算吸附能、电荷转移和灵敏度,分析NH3在单层AGNR(MAGNR)结构上的最稳定吸附位置,以及3种含... 为了进一步提高基于石墨烯的气敏传感器对NH3的传感性能,采用第一性原理方法,研究了NH3与不同结构扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的相互作用,通过计算吸附能、电荷转移和灵敏度,分析NH3在单层AGNR(MAGNR)结构上的最稳定吸附位置,以及3种含氧官能团(羟基、羧基、环氧基)的修饰对传感性能的影响。在此基础上,研究MAGNR结构、双层AGNR(BAGNR)结构、含氧官能团修饰AGNR(MGO)结构以及MAGNR与MGO堆叠结构(MGO-MAGNR)对NH3的传感性能。结果表明:NH3在MAGNR结构碳六环的中心位置吸附最稳定,吸附能(-0.36 eV)和电荷转移量(-4×10^-21 C)最小;羟基、羧基、环氧基的修饰会使MAGNR结构对NH3的吸附能分别减小0.39、0.21和0.19 eV,传感性能增强;相对于MAGNR结构,BAGNR结构对NH3的灵敏度始终小于0.1,传感性能降低;相对于MAGNR、MGO、BAGNR这3种结构,NH3在MGO-MAGNR结构上的吸附能更小,传感性能更好。 展开更多
关键词 石墨纳米 第一性原理 传感性能 吸附能 灵敏度
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扶手椅型石墨烯纳米带吸附镍、铜原子链的电子结构 被引量:3
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作者 解忧 周安宁 +4 位作者 孙凯刚 王杨俊杰 陈立勇 王素芳 张建民 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1082-1087,1093,共7页
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了扶手椅型石墨烯纳米带吸附3d过渡金属磁性Ni和非磁性Cu单原子链的结构、电子性质和磁性。吸附体系经过弛豫后,不同宽度纳米带吸附单原子链的稳定结构是不同的。Ni比Cu原子链在石墨烯纳米带... 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了扶手椅型石墨烯纳米带吸附3d过渡金属磁性Ni和非磁性Cu单原子链的结构、电子性质和磁性。吸附体系经过弛豫后,不同宽度纳米带吸附单原子链的稳定结构是不同的。Ni比Cu原子链在石墨烯纳米带表面的吸附更为稳定。原子链吸附在纳米带的边缘洞位(即5AG-1、6AG-1和7AG-1位置)时较为稳定,且稳定程度随着纳米带宽度的增加而增加。原子链和石墨烯纳米带的相互作用使得Ni单原子链吸附体系的磁矩为零。Cu原子链吸附5AG-1的复合体系具有磁性。Ni原子链的吸附体系呈现出带隙较小的半导体性质,而Cu原子链的吸附体系全都表现出金属性质。 展开更多
关键词 石墨纳米 原子链 电子结构 第一性原理
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一种基于石墨烯纳米带的半金属材料设计 被引量:3
12
作者 周晨露 郑新亮 +1 位作者 郑继明 姚合宝 《西北大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期201-205,共5页
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,设计一种基于石墨烯纳米带的半金属材料,发现通过边缘的F取代,原来处于自旋半导体的石墨烯纳米带显示出自旋半金属特性。F原子取代是一种有效的方式,打破了原来纳米带的对称性,改变了边缘态的能... 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,设计一种基于石墨烯纳米带的半金属材料,发现通过边缘的F取代,原来处于自旋半导体的石墨烯纳米带显示出自旋半金属特性。F原子取代是一种有效的方式,打破了原来纳米带的对称性,改变了边缘态的能级位置,使得这种石墨烯纳米带成为自旋半金属。 展开更多
关键词 石墨纳米 氟原子 取代 半金属 密度泛函理论
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多空位缺陷和硼氮杂质对锯齿型石墨烯纳米带电子结构的影响 被引量:2
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作者 肖建田 胡大胜 +2 位作者 陈灵娜 吴取劲 李丽华 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期4361-4366,共6页
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究多空位缺陷和掺杂对对称性锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的电子结构的影响。研究结果表明,具有相同位置的多空位缺陷或氮掺杂的对称性ZGNR显示了半金属特性,而硼掺杂的对称性ZGNR显示了半导体性... 利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究多空位缺陷和掺杂对对称性锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)的电子结构的影响。研究结果表明,具有相同位置的多空位缺陷或氮掺杂的对称性ZGNR显示了半金属特性,而硼掺杂的对称性ZGNR显示了半导体性质。石墨烯纳米带的锯齿形边缘上和空位缺陷处都存在自旋极化的电子态,并且边缘上电子自旋呈反铁磁性排列。具有多空位缺陷的ZGNR磁矩依赖于带宽、空位缺陷的构型以及空位缺陷与边缘的距离,从而磁矩随着带宽的增加呈现震荡效应。这种特殊的缺陷和掺杂效应可用来设计新颖的自旋电子器件。 展开更多
关键词 锯齿型石墨纳米 缺陷 掺杂 电子结构
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氧化石墨烯纳米带对Th(Ⅳ)的吸附性能研究 被引量:11
14
作者 王云 吴鹏 +4 位作者 胡学文 袁定重 仝小兰 谢鹏 刘峙嵘 《东华理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2018年第1期71-77,共7页
利用高锰酸钾/浓硫酸氧化法对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行了轴向切割,制得含氧基团丰富的氧化石墨烯纳米带(GONRs),利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其表面形貌和结构进行了表征,并研究... 利用高锰酸钾/浓硫酸氧化法对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行了轴向切割,制得含氧基团丰富的氧化石墨烯纳米带(GONRs),利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其表面形貌和结构进行了表征,并研究对钍的吸附性能,探讨了p H、吸附剂用量、接触时间、钍离子浓度和温度等因素对吸附的影响。结果表明,GONRs对Th(Ⅳ)的吸附过程是与p H相关的、快速、自发的吸热过程;吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型,GONRs对Th(Ⅳ)的吸附容量可达314.3 mg/g,GONRs有望用于放射性废水中钍的吸附。 展开更多
关键词 石墨纳米 吸附
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掺杂对锯齿形(Zigzag)石墨烯纳米带输运性质的影响 被引量:2
15
作者 安丽萍 刘春梅 +1 位作者 刘正方 刘念华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期5-8,共4页
基于第一性原理计算,研究了掺杂对锯齿形石墨烯纳米带电子输运性质的影响。研究发现,掺杂原子种类、掺杂位置的不同将对电子输运产生极大的影响。当中间散射区域的中心C原子被B杂质原子代替时,在电子输运谱的费米能级以下会出现一个零... 基于第一性原理计算,研究了掺杂对锯齿形石墨烯纳米带电子输运性质的影响。研究发现,掺杂原子种类、掺杂位置的不同将对电子输运产生极大的影响。当中间散射区域的中心C原子被B杂质原子代替时,在电子输运谱的费米能级以下会出现一个零透射的波谷,而另一侧则不变;当带中心杂质为N原子时情况正好相反。零透射波谷的出现意味着有带隙产生,即发生了从金属到半导体的转变。当杂质原子从中心位置移到带边缘时,波谷将移到费米能级的另一侧,从而引起从受主到施主特征的转变,这是杂质原子的束缚态与边缘态相互作用的结果。 展开更多
关键词 第一性原理 锯齿形石墨纳米 掺杂 输运性质
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过渡金属原子链对双层石墨烯纳米带的电磁性质的调控 被引量:2
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作者 解忧 张卫涛 +3 位作者 曹松 吴秀 庞绍芳 张建民 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期54-60,67,共8页
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统地研究了过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)原子链对AB型双层石墨烯纳米带(BGR)结构和电磁性质的调控规律。所有吸附体系都能够形成稳定结构[GTMG]。对于不同TM,V吸附BGR体系最为稳定。对... 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统地研究了过渡金属(TM=V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)原子链对AB型双层石墨烯纳米带(BGR)结构和电磁性质的调控规律。所有吸附体系都能够形成稳定结构[GTMG]。对于不同TM,V吸附BGR体系最为稳定。对于原子链吸附在BGR不同位置,边缘吸附时稳定性最高。电荷从TM原子链转移到近邻碳原子,形成的离子键有助于增强复合体系的稳定性。TM原子链吸附在BGR不同位置上,导致了不同的电子结构和磁性。形成的复合体系中[GCrG]2、[GCrG]4、[GMnG]2、[GMnG]4、[GFeG]1和[GCoG]2体系具有半金属特性,其他体系具有半导体或金属性质。Ni原子吸附体系的磁矩为零。V原子链吸附在纳米带最边缘位置时磁矩较小,其他位置的磁矩均为零。复合体系[GTMG](Mn、Fe、Cr、Co)的磁性较强且其磁矩大小按照Mn、Fe、Cr、Co的顺序降低,原子链中两个不同位置(A类和B类)原子的磁矩呈现明显的边缘效应。研究结果表明,结构稳定性、电子性质和磁性均与双层石墨烯纳米带的边缘效应有关,这种边缘效应带来了丰富的电磁性质,能够扩展石墨烯的应用范围。 展开更多
关键词 双层石墨纳米 过渡金属 电子结构 磁性 第一性原理
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基于第一性原理对硅取代、掺杂锯齿形石墨烯纳米带的电子结构及输运性质的研究 被引量:4
17
作者 陈莹莹 宓一鸣 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期808-815,共8页
本文基于第一性原理对硅取代、掺杂石墨烯纳米带不同位置的电子能带结构、态密度及电子器件的电子输运性质进行了分析与研究。结果表明,锯齿形石墨烯纳米带(ZGNRs)在硅原子取代及掺杂后由原来的半导体态转变为金属态。在各种模型中,对... 本文基于第一性原理对硅取代、掺杂石墨烯纳米带不同位置的电子能带结构、态密度及电子器件的电子输运性质进行了分析与研究。结果表明,锯齿形石墨烯纳米带(ZGNRs)在硅原子取代及掺杂后由原来的半导体态转变为金属态。在各种模型中,对于体系态密度有贡献的一般为原子指数为1、在p轨道的硅原子(Si1p);原子指数为2、在p轨道的硅原子(Si2p)和碳原子(C2p);少量的原子指数为1、在s轨道的氢原子(H1s)和碳原子(C1s)。经分析,在各取代位置中两端硅原子取代的锯齿形石墨烯纳米带的体系能量最小,表明其为最有可能发生的取代位置。在掺杂位置中,体系能量计算结果显示填隙硅原子的能量更低,最有可能发生此种掺杂。电子输运性质的研究中,在所有的取代位置中单边硅原子取代组成的电子器件电子输运性质最好。在所有电子器件模型中电子输运性质最好的是填隙硅原子掺杂模型。 展开更多
关键词 石墨纳米 第一性原理 结构 态密度 输运性质
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锰掺杂锯齿型石墨烯纳米带电磁学特性研究 被引量:4
18
作者 王晓伟 胡慧芳 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第24期18-21,共4页
基于密度泛函理论的第一性原理,计算了锰原子单空位掺杂锯齿型石墨烯纳米带6种不同位置时的电磁学特性。结果表明:锰原子掺杂石墨烯纳米带的能带结构对掺杂位置十分敏感。随着锰掺杂位置的变化,掺杂石墨烯纳米带分别表现出半导体性和金... 基于密度泛函理论的第一性原理,计算了锰原子单空位掺杂锯齿型石墨烯纳米带6种不同位置时的电磁学特性。结果表明:锰原子掺杂石墨烯纳米带的能带结构对掺杂位置十分敏感。随着锰掺杂位置的变化,掺杂石墨烯纳米带分别表现出半导体性和金属性特征。锰原子掺杂石墨烯纳米带改变了原本的磁性特征,掺杂位置不同,结构磁性特点也不相同,掺杂位置在4号位置时,纳米带实现了由反铁磁态的锯齿型石墨烯纳米带向铁磁性的转化。锰原子掺杂锯齿型石墨烯纳米带可以调制其磁性和能带特性,为石墨烯纳米带在电磁学领域应用提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 锯齿型石墨纳米 锰原子 掺杂
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几何尺寸及缺陷对石墨炔纳米带热输运特性的影响 被引量:2
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作者 刘远超 蒋旭浩 +3 位作者 邵钶 徐一帆 钟建斌 李耑 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期2708-2716,共9页
基于分子动力学模拟方法,对石墨炔纳米带(GYNR)的热输运特性进行了深入研究,重点探讨了几何尺寸、缺陷类型及缺陷的位置(水平方向和垂直方向、苯环与乙炔链)和排列方式等对声子热输运的影响规律,揭示并分析了其声子热输运调控机理。研... 基于分子动力学模拟方法,对石墨炔纳米带(GYNR)的热输运特性进行了深入研究,重点探讨了几何尺寸、缺陷类型及缺陷的位置(水平方向和垂直方向、苯环与乙炔链)和排列方式等对声子热输运的影响规律,揭示并分析了其声子热输运调控机理。研究结果表明,理想GYNR的热导率仅为18.22 W/(m·K),且相比于石墨烯,GYNR随尺寸增大热导率仅升至21.37 W/(m·K),对几何尺寸依赖较小;对于缺陷类型,空位缺陷的存在相比于氮掺杂对热导率抑制更强,可低至9.19 W/(m·K);对于缺陷位置,位于苯环上或靠近纳米带边界时相比于炔链热导率更低;多个缺陷若以平行分布相比于三角形结构分布可获得更低的热导率,低于8.00 W/(m·K)。研究结果可以为石墨炔材料在纳米器件的热电领域开发、应用及调控等方面提供理论支持和参考。 展开更多
关键词 石墨纳米 纳米材料 热传导 几何尺寸 缺陷 分子模拟
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液相单根分散石墨烯纳米带的化学合成与光物理性质 被引量:3
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作者 陆国林 黄晓宇 《功能高分子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期5-8,共4页
结构精确的石墨烯纳米带(GNRs)因具有独特的光、电、磁等物理性能,吸引了化学、物理、材料科学等领域研究人员的广泛关注。由于GNRs间强的π-π相互作用使得GNRs在溶液中难以分散,严重阻碍了其液相物化性能的研究和光电器件的制备。因此... 结构精确的石墨烯纳米带(GNRs)因具有独特的光、电、磁等物理性能,吸引了化学、物理、材料科学等领域研究人员的广泛关注。由于GNRs间强的π-π相互作用使得GNRs在溶液中难以分散,严重阻碍了其液相物化性能的研究和光电器件的制备。因此,实现GNRs在液相中的分散,特别是单根分散,是研究GNRs液相物化性质及其光电器件制备需首要解决的关键问题。上海交通大学麦亦勇团队在可液相分散的GNRs化学合成方面展开了研究,在纳米带的聚合物功能化、液相分散、超分子自组装,光热转化等方面取得了突破性的进展。近期,该团队通过在纳米带边缘引入大尺寸的类三蝶烯刚性基团,通过其大于石墨层间距(约0.34nm)的分子尺寸极大地减弱了GNRs主干之间π-π相互作用,实现了GNRs在常用溶剂中的高质量浓度(5mg/mL)分散,同时实现了GNRs在低质量浓度(小于0.1mg/mL)下的单根分散,并用超快光谱和二维电子谱等研究了单根分散纳米带在液相中的光物理性质。这一突破性成果为研究单根石墨烯纳米带的液相物理性质及其潜在应用探索开辟了道路。 展开更多
关键词 石墨纳米 聚合物功能化 液相分散 超分子自组装 光物理性质
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