单壁碳纳米管的电子结构与声子谱的第一性原理计算

针对三种结构类型的单壁碳纳米管的电子结构和声子谱,采用基于密度泛函理论的第一性原理以及CASTEP软件进行了理论计算.在完成建模和结构优化的基础上,对扶手椅型(10,10)、锯齿型(6,0)和螺旋型(4,2)单壁碳纳米管的电子能带及电子态密度、声子谱及声子态密度进行了理论计算,并对计算结果进行了理论分析.结果表明:(10,10)及(6,0)单壁碳纳米管无能量禁带,它们属于金属型管;而(4,2)单壁碳纳米管有一宽度为0.85 eV的能量禁带,它属于半导体型管.以上计算结果与用其它判据给出的结论相一致.在以上三种管的声子谱中,它们依次有120条、72条和168条(其中有简并情况)色散曲线,并且它们的声子态密度依次在频率41.88 THz、23.95THz和23.43 THz处出现最大值,即在这些频率附近的格波最多.这一计算结果与物理规律是一致的.     

ZnO能带及态密度的密度泛函理论研究

本文采用基于密度泛函理论框架下第一性原理的平面波赝势方法,并采用局域密度近似(LDA)理论和ABINIT软件对ZnO电子结构进行了计算.得到了ZnO的能带和态密度曲线.研究表明,ZnO的价带基本上可以分为三个区域,即下价带区、上价带区和位于-18.1 eV处的宽度为1.1 eV的价带;导带部分主要是由Zn的4s态贡献的,O的2p态在该区域内具有微弱的贡献;ZnO是一种直接宽禁带半导体,导带底和价带顶位于布里渊区中心处,带隙为0.9 eV,相对比较该结果优于一些文献给出的计算值.     

单壁碳纳米管储氢行为的模拟计算研究

利用碳纳米管储氢已经成为了纳米科技领域中的一项研究热点.为了认识碳纳米管的动态储氢过程,本文借助于分子动力学方法,对单壁碳纳米管的储氢行为进行了模拟计算,其结果生动逼真,并得出了储氢的如下结论:被吸附的氢分子主要出现在管内和管外的边缘附近;管内氢分子的分布出现分层现象,且管径越小,则靠近管壁的氢分子分层现象越明显;在管内外靠近管壁处的氢分子与管壁有一定的空隙.这为进一步研究碳纳米管的储氢机理和储氢容量等问题提供了必要的依据.     

碳纳米管的物性与应用

本文在概括碳纳米管的制备及结构的基础上,着重对其物理性质做出了阐述,并对它的应用前景进行了介绍.     

Magnon energy gap in a four-layer ferromagnetic superlattice

The magnon energy band in a four-layer ferromagnetic superlattice is studied by using the linear spin-wave approach and Green＇s function technique. It is found that three modulated energy gaps exist in the magnon energy band along Kx direction perpendicular to the superlattice plane. The spin quantum numbers and the interlayer exchange couplings all affect the three energy gaps. The magnon energy gaps of the four-layer ferromagnetic superlattice are different from those of the three-layer one. For the four-layer ferromagnetic superlattice, the disappearance of the magnon energy gaps △ω12, △ω23 and △ω34 all correlates with the symmetry of this system. The zero energy gap △ω23 correlates with the symmetry of interlayer exchange couplings, while the vanishing of the magnon energy gaps △ω12 and △ω34 corresponds to a translational symmetry of x-direction in the lattice. When the parameters of the system deviate from these symmetries, the three energy gaps will increase.     

单壁碳纳米管场发射计算

本文以Maxwell电磁场理论为基础,对金属型单壁碳纳米管场发射阴极尖端附近的电场进行了计算,给出了不同结构单壁碳纳米管尖端附近的电场分布,发现场强沿管的径向及轴向方向随与管尖端距离的增加而迅速下降,说明了碳纳米管产生的激发场为极强的小范围局域场。通过计算不同几何尺寸单壁碳纳米管的场增强因子随其长度、半径的变化曲线,发现单壁碳纳米管的场增强因子数值非常大,并且根据曲线的变化规律可知,越细越长的单壁碳纳米管具有更大的场增强因子,同时也表明了单壁碳纳米管作为场发射阴极具有低的阈值和大的发射电流密度。本文所得结果为单壁碳纳米管做场发射材料提供了理论参考。     

单壁碳纳米管储氢中管外H2势能的拟合函数

H2分子与管的作用势能曲线是碳纳米管储氢模拟研究中的一项重点内容,建立势能曲线相应的函数表达式更具有理论价值和实际意义.本文从Lennard-Jones势出发,建立了H2分子与C原子之间的作用势能模型,借助于分子动力学(MD)方法,模拟计算了H2分子与管的作用势能曲线.通过对管外H2分子势能曲线的拟合,找到了最佳参数,建立了管外统一形式的势能数学表达式,为碳纳米管的储氢研究提供了相应的理论依据.     

CaWO4晶体振动谱的理论分析

本文借助商群方法对CaWO4晶体的振动谱进行了理论分析,明确地指出了红外吸收光谱(IR)和喇曼散射光谱(R)的激活结果.利用总散射截面和喇曼张量,对如何测量该晶体的谱线问题,在几何配置方面做了深入的讨论.     

单壁碳纳米管能带及其特性研究

本文利用紧束缚模型,推导了单壁碳纳米管中π电子的能带表达式,在此基础上着重分析了以下特性:找出了金属性和半导体性单壁碳纳米管的判据;采用等能线图,在布里渊区内描述了π电子的能量分布;计算了π电子在简约布里渊区具有高对称性点的有效质量.