BC2N纳米管的电子态和电学性质

采用ROHF对BC2N纳米管进行构型全优化,并用密度泛函理论的DFT/ROB3LYP方法计算了BC2N纳米管的电子态分布.根据其分子轨道能量数据、电子态分布曲线和成键电子云密度分布图形,研究讨论了掺入硼氮对碳纳米管导电性的影响,并与碳纳米管和硼氮纳米管作了比较.     

稀土金属La吸附掺杂BN纳米管储氢性能的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了稀土金属La吸附掺杂对单壁BN纳米管储氢性能的影响.通过分析计算结果得到,稀土金属La可以稳定吸附到BN纳米管上,每个La原子最多可以吸附六个氢气分子,系统的储氢量能达到4.50wt%,平均结合能为0.223eV.根据态密度图分析可知,由于La的5d、6s轨道与BN纳米管中B、N原子的2p轨道发生杂化,使得La原子与其周围的原子发生了电荷转移,带正电的La原子将会极化吸附在其周围的氢气分子,使得更多的氢气分子聚集在其周围.本文的研究对于实验上合成高性能的BN纳米管储氢材料具有一定的指导意义.     

Au-Ag合金纳米管填充碳纳米管特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,研究了Au-Ag合金纳米管同轴填充不同线径锯齿型(n, 0)碳纳米管所形成复合系统的稳定性、电子特性和力学性能.结果表明,内、外管间距约为4.20?的Au_xAg_(4-x)@(15, 0)复合系统为具有较大填充率的最稳定结构.能带结构分析表明,相对于自由Au-Ag合金纳米管复合系统的量子电导有所增加,电子态密度分析表明复合系统中的传导电子主要来源于内部Au原子和Ag原子的s电子以及外部C原子的p电子.相对于自由金属纳米管而言,碳纳米管的包裹使得金属纳米管的轴向拉伸临界应变和理想强度大大增加,有效地提高了其力学性能.     

限域BN纳米管中苯丙氨酸分子的手性转变机理

基于密度泛函理论中的B3LYP方法, 在6-31+G(d,p)基组水平上理论研究限域BN纳米管中苯丙氨酸（Phe）分子手性对映体的转变过程. 通过寻找反应过程中各过渡态和中间体的极值点基本结构, 绘制BN纳米管限域条件下Phe分子手性转变路径上各反应势能面. 结果表明： 在BN纳米管限域条件下, S-Phe@BNNT分子手性1C原子上的12H原子以羧基上的9O原子为桥梁, 转移至手性1C原子的另一侧, 实现了从S-Phe@BNNT到R-Phe@BNNT[KG*8]分子手性对映体的转变.     

限域BN纳米管中苯丙氨酸分子的手性转变机理

基于密度泛函理论中的B3LYP方法, 在6-31+G(d,p)基组水平上理论研究限域BN纳米管中苯丙氨酸（Phe）分子手性对映体的转变过程. 通过寻找反应过程中各过渡态和中间体的极值点基本结构, 绘制BN纳米管限域条件下Phe分子手性转变路径上各反应势能面. 结果表明： 在BN纳米管限域条件下, S-Phe@BNNT分子手性1C原子上的12H原子以羧基上的9O原子为桥梁, 转移至手性1C原子的另一侧, 实现了从S-Phe@BNNT到R-Phe@BNNT[KG*8]分子手性对映体的转变.     

新型超导体MgB2电子结构与成键性质的第一性原理研究

对最新发现MgB2 超导体 (Tc≈ 39K)的电子结构及化学成键从能带结构、电子态密度DOS、价电子电荷密度分布等几个方面 ,采用LMTO方法进行了第一性原理研究 .同时对相关的同族二硼化物BeB2 、CaB2 电子性质的相似及差异给与阐述和比较 ,报告了SmB2 ,UB2 和LuB2 态密度的计算结果 ,并对它们的超导电性进行讨论与推测 .     

功能化氮化硼纳米管磁性的理论研究

本文采用密度泛函理论计算研究了氢化/氟化BN纳米管的自发磁化现象.研究结果表明：单个H原子/F原子倾向于吸附在B位,且均能够诱导自发磁化.两个H原子/F原子吸附在B位上时也可以使体系发生自发磁化,而具有磁性的氢化BN纳米管是一种亚稳结构.与此相反,具有磁性的氟化BN纳米管是稳定结构,其磁矩随着覆盖率的增加而增大,其电子学性质与氟原子在BN纳米管表面的覆盖结构有关.因此,具有磁性的氟化BN纳米管比氢化BN纳米管在实验上更容易实现.可以预见,磁性氟化BN纳米管将在自旋电子器件的制作中发挥巨大的应用价值.     

Fe掺杂SiC纳米管的电子结构和磁性

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,在局域自旋密度近似下,系统研究了Fe掺杂SiC纳米管电子结构和磁性.计算结果显示用Fe替代C时SiC纳米管显示反铁磁性,而Fe替代Si却出现铁磁性特征,是一种半金属磁性材料.形成能计算结果显示铁磁性结构比反铁磁性结构低3.2eV,Fe原子更容易替代Si原子,两种掺杂的基态都诱发了自旋极化现象.同时,掺杂的Fe原子都向管外发生了一定的弛豫,Fe替代C掺杂发生了较大的几何畸变,但掺杂并未破坏SiC纳米管整体几何结构.能带结构和态密度计算显示在费米能级附近出现了更多弥散的能级分布,特别是Fe替代Si出现了明显的自旋劈裂现象,发生了强烈的p-d杂化效应,自旋电子态密度的计算结果揭示磁矩主要来源于Fe原子未成对3d电子的贡献.这些结果表明过渡金属掺杂SiC纳米管也许是一种很有前途的磁性材料.     

含有2个五边形-七边形缺陷对的单壁碳纳米管的电学性能

在紧束缚近似基础上,应用扩展的Su-Schriffer-Heeger(SSH)模型,在实空间研究了1根完整"之之"碳管管壁中沿周长方向并排引入2个五边形-七边形拓扑缺陷对所形成的同质结的电学性能;计算了(9,0)-(9,0)和(8,0)-(8,0)系统的电子态密度,对五边形-七边形缺陷对在碳管中沿轴向依次排列和沿周长方向并排放置时的电子态密度进行了比较.研究结果表明五边形-七边形(5/7)拓扑缺陷对决定费米能级附近的电学行为;拓扑缺陷不同的分布与排列方式对碳管电学性能的影响有明显差异.     

等电子体B、N单壁碳纳米管的比较研究

采用AM1方法,本文系统地研究了扶手椅型单壁碳纳米管(C-NTs),BN杂化碳纳米管(BC2N-NTs)和全BN纳米管(BN-NTs)的结构,热力学稳定性,电离势(IP),电子亲和势(EA),最低非占据轨道(LUMO)和最高占据轨道(HOMO)的能级差(Eg)及张力等性质.计算结果表明:当n值一定时,(n,n)C-NTs(n=3,4,5,6)的直径最大,BN-NTs的直径最小;(n,n)C-NTs和BC2N-NTs的Eg(HOMO-LUMO)和n的数值有关系;而(n,n)BN-NTs的Eg(HO-MO-LUMO)和n值关系不大.POAV分析表明了,不同的杂化原子对组成纳米管原子的杂化方式和纳米管的张力有不同的贡献.