单壁碳纳米管的高压拉曼研究

采用金刚石对顶砧装置对直径分布在1.3 nm左右的单壁碳纳米管进行了高压拉曼光谱研究.实验结果表明随压力的增加碳管的截面形状发生了由圆到椭圆再到扁平的变化,这和我们之前的研究结果一致.从31 GPa卸压至常压后碳管的结构得到了较好的保持,这个压力值明显高于传统的Sp2键结构的碳材料所能稳定存在的压力范围(20 GPa以...     

单壁碳纳米管中电子的有效质量

解析研究了单壁碳纳米管中电子的有效质量，以及导带底的电子有效质量与其管径和螺旋度的关系.结果表明，单壁碳纳米管的几何结构对其电子有效质量有重要的影响.特别是锯齿形窄隙半导体管，发现其导带底的电子有效质量与管径的平方成反比. 关键词： 单壁碳纳米管 电子有效质量     

单壁碳纳米管的SERS研究

本文通过改进实验方法,将单壁碳纳米管的乙醇溶液与金胶混合并制作成固体薄膜,使单壁碳纳米管夹裹在金纳米粒子之间,保证了吸附的紧密性,获得了高质量的单壁碳纳米管SERS光谱。不但观测到文献中报道的径向呼吸振动模(RBM)和C-C正切拉伸模(GM)的增强,还在1100-1500cm-1区域观测到一组新峰,其峰形完整并有相当的强度。这些峰在现有的文献中几乎没有报导。文章对这组新峰的出现进行了初步的分析。     

卷曲效应对单壁碳纳米管电子结构的影响

利用计入卷曲效应的单壁碳纳米管(SWCNT)的能量色散关系,计算最低导带的电子速度及有效质量,并与不计入卷曲效应的结果进行了比较.计算结果表明:卷曲效应对电子速度及有效质量的影响与SWCNT的类型密切相关,金属锯齿型SWCNT对卷曲效应最为敏感,其次是扶手椅型SWCNT,最不敏感的是半导体锯齿型SWCNT.由此可以推断,卷曲效应对金属锯齿型SWCNT电子结构及低偏压输运特性影响最大,其次是扶手椅型SWCNT,影响最不明显的是半导体锯齿型SWCNT.这些结果与实验测量及密度泛函理论计算结果完全一致. 关键词： 单壁碳纳米管 卷曲效应 电子速度 电子有效质量     

单壁碳纳米管拉伸变形的原子尺度模拟

采用分子动力学方法对单壁碳纳米管的拉伸变形行为进行了模拟,结果表明,碳纳米管具有较高的断裂应变.在结构产生缺陷之前,碳纳米管表现出弹性变形的特征.通过对能量变化的分析可以看出,能量分布的不均匀是导致结构失稳产生缺陷的主要因素.通过对含初始结构缺陷的碳纳米管在拉伸变形过程中的构型变化进行分析,发现在缺陷附近原来相邻的两个六边形蜂窝结构,随着拉伸变形的发展转变成5 7结构(Stone Wales转变),能量产生突变,应变能的释放使系统能量降低.分析也表明,较少数目的初始缺陷对碳纳米管的力学性质并不会有太大影响.     

催化剂比例对单壁碳纳米管制备的影响

采用电弧放电法以Y/Ni为催化剂制备了单壁碳纳米管 ,研究了不同催化剂比例对制备产物的影响。获得了不同激发波长下 (476 5～ 1 0 6 4nm)单壁碳纳米管的拉曼光谱 ,采用图表法对径向呼吸模的谱峰进行了认定。结果表明 :样品中碳管的直径分布在 1 2～ 1 6nm之间 ,直径在 1 43nm附近的碳管居多。催化剂的比例只是影响碳管的产额 ,对其直径分布的影响很小     

单壁碳纳米管RBM的拉曼光谱研究

在室温下首次观察到碳纳米管的27条径向呼吸振动拉曼峰,并且通过与理论值对照,对其进行了初步标定。所观测到的径向呼吸振动模数目是迄今最多的。     

单壁碳纳米管非线性力学行为的数值模拟

单壁碳纳米管的力学行为是纳米复合材料和纳米器械的基本问题之一.使用有限元方法系统地研究了单壁碳纳米管的轴压和纯弯变形,并将有限元模拟结果和分子动力学模拟结果进行了比较.研究结果表明单壁碳纳米管的轴压屈曲载荷受直径变化的影响;单壁碳纳米管在弯曲载荷作用下的屈曲和后屈曲行为强烈地依赖于管长和管径的变化,合理地选择碳纳米管的弹性模量和壁厚,有限元方法能够很好地解释碳纳米管的屈曲机理.研究大尺度的纳米力学问题时,有限元方法将会成为更加准确、快捷的数值模拟方法. 关键词： 单壁碳纳米管 非线性力学行为 有限元     

单壁碳纳米管非线性力学行为的数值模拟

单壁碳纳米管的力学行为是纳米复合材料和纳米器械的基本问题之一.使用有限元方法系统地研究了单壁碳纳米管的轴压和纯弯变形，并将有限元模拟结果和分子动力学模拟结果进行了比较.研究结果表明单壁碳纳米管的轴压屈曲载荷受直径变化的影响；单壁碳纳米管在弯曲载荷作用下的屈曲和后屈曲行为强烈地依赖于管长和管径的变化，合理地选择碳纳米管的弹性模量和壁厚，有限元方法能够很好地解释碳纳米管的屈曲机理.研究大尺度的纳米力学问题时，有限元方法将会成为更加准确、快捷的数值模拟方法.     

单壁碳纳米管受限空间内水的分布

碳纳米管管腔作为分子物质的纳米通道,其储存或输送水的能力具有重要研究价值.为了研究碳纳米管管腔受限空间对水分子团簇结构和分布的影响,本文采用分子动力学方法探究了管径、手性和温度对单壁碳纳米管管腔内水的结构和分布的影响.结果表明:在常温下,管径尺寸范围为1.018—1.253 nm的单壁碳纳米管管内易形成有序的多元环水结构,此范围以外碳纳米管管内难以形成水的有序结构;且随着管径尺寸增大,多元环水呈现由三元环至六元环的结构变化;范德瓦耳斯势分布分析表明,在上述管径范围内,水分子趋向于贴近碳纳米管管壁分布而形成水的有序结构.对比管径尺寸差别较小的碳纳米管,其手性对多元环水结构影响不大.多元环水结构的稳定性表现出温度依赖性,管径较大的碳纳米管内的多元环水的有序结构更易随温度升高而消失.     

Theoretical calculations of thermophysical properties of single-wall carbon nanotube bundles

Carbon nanotube bundles are promising thermal interfacial materials due to their excellent thermal and mechanical characteristics.In this study,the phonon dispersion relations and density of states of the single-wall carbon nanotube bundles are calculated by using the force constant model.The calculation results show that the inter-tube interaction leads to a significant frequency raise of the low frequency modes.To verify the applied calculation method,the specific heat of a single single-wall carbon nanotube is calculated first based on the obtained phonon dispersion relations and the results coincide well with the experimental data.Moreover,the specific heat of the bundles is calculated and exhibits a slight reduction at low temperatures in comparison with that of the single tube.The thermal conductivity of the bundles at low temperatures is calculated by using the ballistic transport model.The calculation results indicate that the inter-tube interaction,i.e.van der Waals interaction,hinders heat transfer and cannot be neglected at extremely low temperatures.For(5,5) bundles,the relative difference of the thermal conductivity caused by ignoring inter-tube effect reaches the maximum value of 26% around 17 K,which indicates the significant inter-tube interaction effect on the thermal conductivity at low temperatures.     

单壁碳纳米管杂化轨道计算

根据轨道杂化理论以及碳纳米管的几何结构,计算了(n,0),(n,n)和(n,m)三种单壁碳纳米管的杂化轨道,给出了杂化轨道s轨道成分和p轨道成分的解析式.对于管径较小的纳米管,锯齿型(n<40),扶手椅型(n<20),手性型(n<30,m相似文献   

含氮SW缺陷对单壁碳纳米管电子结构和光学性质的影响

应用第一性原理密度泛函理论研究了单壁碳纳米管中Stone-Wales(SW)缺陷和氮掺杂情况下的电子结构和光学性质.研究发现,含氮SW缺陷单壁碳纳米管体系的总能降低,结合更稳定,且在费米能级附近出现一条半满的杂质带,并且随着氮掺杂位置的不同,掺杂能态出现显著差异.碳管的吸收和反射明显减弱且吸收峰和反射峰在低能区发生红移现象,在能量小于11eV附近均出现杂质特征峰.本文对计算结果进行了分析研究,可望为含氮SW缺陷碳管在光电材料中的应用提供理论依据. 关键词： 单壁碳纳米管 Stone-Wales缺陷 氮掺杂 光学性质     

Dependence of in—tube doping on the radius and helicity of single—wall carbon nanotubes

Using the Lennard－Jones interaction potential between the impurity atom and carbon atom, we have studied the dependence of in-tube impurity doping on the radius of a single-wall carbon nanotube (SWNT), as well as its helicity. The obtained results show that the radius of the most stably doped SWNT is different for different kinds of impurity atoms. This is useful for producing the required doped SWNT. In addition, it is found that the helicity of tube has a strong effect on the potential energy of the atoms doped in the SWNT.     

碳纳米管阴极强流脉冲发射特性实验

 在2 MeV直线感应加速器注入器平台上研究了采用浸渍涂覆方法制备的大面积碳纳米管阴极发射体的强流发射特性。研究结果表明：在脉冲高压电场下,碳纳米管阴极具有强流电子束发射能力,发射电流密度较大;碳纳米管阴极发射电子过程为场致等离子体发射。实验过程中,阴极端取样电阻环收集到的最大发射电流达350 A,阳极端法拉第筒收集的发射电流为167 A,最大阴极发射电流密度为19.4 A/cm²。     

含有五边形—七边形缺陷的单壁纳米碳管的输运性质研究

运用第一性原理的密度泛函理论结合非平衡格林函数研究了含有五边形—七边形拓扑缺陷的纳米碳管异质结的输运性质.结果发现：拓扑缺陷对碳管的输运性质有很大影响；另外，不同类型的碳管形成的异质结的输运性质也有明显的差异. 关键词： 纳米碳管 输运性质 异质结 透射系数     

Selection of isolated and individual single-walled carbon nanotube from a film and its usage in nanodevices

Individual and isolated single-walled carbon nanotubes (SWNTs) are important for fabricating relevant nanode- vices and studying the properties of the SWNT devices. In this work, we demonstrate that individual and isolated SWNT can be selected and obtained from a film containing a huge number of SWNTs. By using both the polymethyl-methacrylate (PMMA) as a negative resist and the electron beam lithography, the selected SWNT can be fixed on a substrate, while the other SWNTs in the film can lift off. The selected SWNT can be used to fabricate nanodevice and a gas sensor of oxygen is demonstrated in this work.     

栅网结构碳纳米管冷阴极电子光学系统的设计

基于碳纳米管冷阴极实验测试结果,采用三维粒子模拟软件对大面积碳纳米管冷阴极的场致发射特性进行了仿真,研究了栅网结构不同尺寸对碳纳米管冷阴极场致发射特性及电子注通过率的影响,并在此基础上设计出面积压缩比为18,输出电流密度为14.9 A/cm2的带状注电子枪。为进一步研制碳纳米管冷阴极电子光学系统和相关微波、毫米波电真空辐射源器件提供了技术基础。