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1.
研究径向压缩形变对碳纳米管电子输运性质的影响对搭建微纳碳基电子器件具有重要意义.本文利用分子动力学模拟方法研究了碳纳米管与金属界面接触构型,得出碳纳米管径向压缩形变的规律.模拟结果表明:碳纳米管在水平接触金属表面后,其稳定状态下的径向压缩形变大小会受接触长度、管径大小、金属种类和片层数量的影响.基于紧束缚密度泛函理论和非平衡格林函数结合的第一性原理,系统地研究了不同直径、手性、片层、径向压缩形变碳纳米管的电子输运性质.研究表明:金属性单壁碳纳米管的电流呈线性增长趋势,且电流-电压的大小只与偏压有关,与直径大小无关;当其存在径向压缩形变时,电流在大偏压下增长趋势减缓,甚至会出现平台效应.半导体性单壁碳纳米管的导通电流随着径向压缩形变的增加而减小,电流-电压曲线逐渐从半导体特性向金属特性转变.随着径向压缩形变的增加,双壁碳纳米管的电流-电压曲线变化规律与金属性单壁碳纳米管的电流-电压曲线变化规律一致,但在相同偏压下,双壁碳纳米管的电流比单壁碳纳米管的电流高1倍;三壁碳纳米管的电流-电压曲线存在较大的振荡波动.  相似文献   
2.
双电解液锂空气电池因其高理论能量密度受到广泛研究,但电池正极侧氧还原反应(ORR)速率低,其反应速率是限制锂空气电池发展的主要因素之一.本文提出了以钌(Ru)掺杂单层石墨烯作为正极ORR催化剂,采用第一性原理计算nRu (n=1~3)掺杂石墨烯的电子结构和氧气在Ru掺杂石墨烯表面的吸附性能,并以过渡态搜索方法获得ORR反应路径,研究碱性溶液中Ru掺杂单层石墨烯作用下的ORR机理.研究结果表明,经Ru原子掺杂后,石墨烯能够获得稳定的掺杂结构,且电导率显著提升.同原始单层石墨烯相比,Ru掺杂石墨烯增强了对O2的吸附能力.在三Ru(n=3)掺杂石墨烯表面进行的ORR无需克服任何能垒.此外,三Ru掺杂石墨烯表面对OH基团的吸附能最低,有利于ORR的连续进行.研究表明三Ru掺杂石墨烯有望成为一种新型的ORR催化剂以提高双电解液锂空气电池的性能.  相似文献   
3.
王晓慧  张平 《计算物理》2022,39(2):159-164
利用第一性原理分子动力学方法研究金属氢体系的非简谐效应, 给出金属氢的声子谱, 讨论金属氢声子谱的温度效应。计算得到氢的同位素氕、氘和氚的FCC相在非零温下的声子谱, 不同温度下的声子谱对比发现零温下3.6 TPa为热力学稳定的临界压强点, 而有限温度下(100 K)临界压强点降到2.8 TPa, 非简谐效应显著地改变了体系的结构稳定性和声子振动性质。  相似文献   
4.
运用边界积分法研究了四边简支、两对边固定另两对边简支、四边固定三种复杂边界条件下厚矩形板的受迫振动问题,求解过程清晰,从而给出了受迫振动控制方程和挠曲面方程。通过在Matlab平台上进行数值计算,得出了图表形式的计算结果,并与有限元模拟值进行对照。研究表明,边界积分法用于求解厚矩形板的受迫振动问题的准确性,本文推导的控制方程和挠曲面方程的正确性,进而对工程实际中的各种相关问题具有一定的现实意义,也为求解此类问题提供了一种新途径,可以直接运用到工程实际中。  相似文献   
5.
《中国物理 B》2021,30(5):56501-056501
Thermal expansion control is always an obstructive factor and challenging in high precision engineering field. Here,the negative thermal expansion of Nb F_3 and Nb OF_2 was predicted by first-principles calculation with density functional theory and the quasi-harmonic approximation(QHA). We studied the total charge density, thermal vibration, and lattice dynamic to investigate the thermal expansion mechanism. We found that the presence of O induced the relatively strong covalent bond in Nb OF_2, thus weakening the transverse vibration of F and O in Nb OF_2, compared with the case of Nb F_3.In this study, we proposed a way to tailor negative thermal expansion of metal fluorides by introducing the oxygen atoms.The present work not only predicts two NTE compounds, but also provides an insight on thermal expansion control by designing chemical bond type.  相似文献   
6.
An sp2-sp3 hybrid carbon allotrope named HSH-carbon is proposed by the first-principles calculations. The structure of HSH-carbon can be regarded as a template polymerization of [1.1.1]propellane molecules in a hexagonal lattice, as well as, an AA stacking of recently reported HSH-C10 consisting of carbon trigonal bipyramids. Based on calculations, the stability of this structure is demonstrated in terms of the cohesive energy, phonon dispersion, Born−Huang stability criteria, and ab initio molecular dynamics. HSH-carbon is predicted to be a semiconductor with an indirect energy gap of 3.56 eV at the PBE level or 4.80 eV at the HSE06 level. It is larger than the gap of Si and close to the gap of c-diamond, which indicates HSH-carbon is potentially an ultrawide bandgap semiconductor. The effective masses of carriers in the VB and CB edge are comparable with wide bandgap semiconductors such as GaN and ZnO. The elastic behavior of HSH-carbon such as bulk modulus, Young’s modulus and shear modulus is comparable with that of T-carbon and much smaller than that of c-diamond, which suggests that HSH-carbon would be much easier to be processed than c-diamond in practice.  相似文献   
7.
最近的理论研究筛选出CuCs掺杂Ag基催化剂是一种高效的乙烯环氧化催化剂[ACS Catal. 11,3371 (2021)]. 然而,该工作是基于研究表面建模预测Ag基催化剂的性能,在实际反应过程中,Ag基催化剂是颗粒状的. 本文结合密度函数理论、Wulff构造理论和微观动力学分析来研究Ag基催化剂在颗粒模型上的催化性能. 研究表明,CuCs掺杂Ag基催化剂在选择性和活性方面都优于纯Ag基催化剂,这一点通过实验得到了证明. 进一步地表征分析发现,CuCs掺杂能促进颗粒的生长以及颗粒的分散,从而形成富含晶界的Ag颗粒. 此外,CuCs促进了催化剂表面亲电氧的形成,这均有利于环氧乙烷的形成和解吸. 本工作为理论与实验相结合的催化剂设计提供了一个案例研究.  相似文献   
8.
9.
In this paper, a high-performance silver-doped titanium dioxide (Ag/TiO2) humidity sensor was synthesized using a hydrothermal synthesis method for respiratory monitoring. The sensing mechanism was studied by the first principles of density functional theory (DFT). Calculations show that the doping of Ag+ ions increases the adsorption energy of TiO2 to water molecules. Furthermore, the Ti–O bond in TiO2 is broken due to the doping of Ag+ ions, which promotes the generation of Ti3+ defects. Experiments show that the doping of Ag+ ions can increase the hydroxide groups, Ti3+ defects and oxygen vacancies on the surface of TiO2, thus effectively improving the responsivity, linearity and hysteresis of the TiO2 humidity sensor. Compared to TiO2, the resistance of the Ag/TiO2 (0.5 mM) humidity sensor reaches 4.5 orders of magnitude with a high response of 39707.1, maximum hysteresis rate of 4.6%, response/recovery time of 31 s/15 s and the best linearity in a range of 11%–95% RH. In addition, the Ag/TiO2 humidity sensor has been successfully used to detect different modes of respiration and determine the respiratory rate under different respiratory states. Significantly, this work demonstrates potential application value in human healthcare and activities monitoring.  相似文献   
10.
利用基于密度泛函理论的第一性原理,在广义梯度近似下研究了MAX相Nb2SnC和Nb2SnN的力学、晶格动力学、电子以及热力学性质.通过弹性常数和声子的计算,研究了Nb2SnC和Nb2SnN两种结构的力学稳定性和动力学稳定性;通过对Nb2SnC和Nb2SnN的力学性质计算,证明了它们均具有较高的体积模量和剪切性,并且说明了Nb2SnC和Nb2SnN是具有弹性各向异性的韧性材料.此外,通过计算电子能带结构和态密度,研究了Nb2SnC和Nb2SnN的电子性质和成键性质,结果表明,两个化合物均具有金属导电性和较强的共价键,而且Nb2SnN比Nb2SnC具有更强的金属导电性.最后利用声子色散曲线预测了热容、自由能、焓和熵等热力学性质,结果标明,计算出的熵、焓和自由能值变化符合热力学第三定律.  相似文献   
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