硅烯双层纳米管自旋劈裂及半金属特性研究

在低维材料体系中寻找半金属,对实现纳米自旋电子器件具有重要的研究意义.基于第一性原理密度泛函理论计算方法,研究了AB堆栈的双层硅烯结构及其自旋极化的电子结构间的映射关系,发现其导带底和价带顶都具有负的变形势.基于此,我们预测硅烯双层在弯曲应力作用下,原本简并的空间自旋分布对称性打破,其自旋简并的电子态会出现自旋劈裂,因此双层硅烯纳米管会出现我们预期的半金属性.计算结果表明,AB堆栈结构的硅烯双层纳米管(55,0)出现了半金属态,并且具有较好的磁稳定性.该结果对低维材料体系实现半金属性提供理论借鉴.

日本《日本经济新闻》报双层纳米管大有用武之地

日本名古屋大学的科学家研制出一种双层纳米管，外层为半导体，内层为导体，作为极微细电子元件的配线可用于薄形装置的关键部位。

双层纳米孔的制造与应用

由于具有孔径可调节、物理化学性质稳定、极端环境适应性强、集成度高等优点,固态纳米孔逐渐成为最具潜力的单分子测序工具。在固态纳米孔发展过程中,提高其单分子检测精度一直是研究人员关注的重点。近年来,双层纳米孔受到了广泛关注。与传统的单层纳米孔相比,双层纳米孔具有的孔-腔-孔结构提供了2个分子识别位点和纳米受限空间。双孔提供的2个分子识别位点可以在单次过孔事件中获得2次目标信号,所获得的双重检测信号不仅丰富了检测信息,也为信号分析提供了最为直接的对比信息源。此外,双层孔中的空腔还可作为单分子化学反应器。因此,双层纳米孔的出现拓宽了纳米孔传感器的应用范围,在单分子检测方面具有广阔的应用前景。本文概述了纳米孔的发展历程,并重点介绍了双层纳米孔的制造方法及其在单分子检测领域的应用。

层间共价键和拉伸应变对双层石墨烯纳米带热导率的调控

石墨烯的层间键合是一种石墨烯的改性方式,能够改变石墨烯的机械和导电等性能,同时也会对其热学性质产生影响.本文采用非平衡分子动力学方法,以层间局部碳原子sp^(3)杂化(层间形成共价键)的双层石墨烯纳米带为研究对象,研究了层间共价键呈链状分布时,其浓度、角度以及拉伸应变对双层石墨烯纳米带热导率的调控,并通过声子态密度对具有层间共价键的双层石墨烯纳米带热导率变化的原因进行机理分析.研究发现:双层石墨烯纳米带的热导率随层间共价键浓度的增加而减小,且依赖于共价键链的分布角度.随着层间共价键浓度的增加,层间共价键链与热流方向平行时,双层石墨烯纳米带热导率下降的速率最慢,层间共价键链与热流方向呈现一定角度时,热导率下降的速率变快,且角度越大,热导率下降的速率越快.此外研究还发现,拉伸应变会导致具有层间共价键的双层石墨烯纳米带的热导率进一步降低.研究结果表明,可以通过层间键合和拉伸应变共同对双层石墨烯纳米带的热导率进行调控.这些结论对石墨烯基纳米器件的设计及热管控具有重要的意义.

双层纳米金修饰电极对多巴胺的测定及应用研究

利用含有连续腺嘌呤碱基模块的DNA（CA DNA）构建了双层纳米金,在此基础上制备了由聚番红花红和双层三维分布的纳米金修饰的玻碳电极,并研究了多巴胺（DA）在此修饰电极上的电化学行为,发现对于DA的氧化,CA DNA构建的电极比巯基DNA构建的电极能够起到更明显的电催化作用。利用差分脉冲法（DPV）考察了DA测定的优化条件,并发现其浓度在8.0×10^-9~1.2×10^-6mol·L-1范围内与氧化峰电流呈良好的线性关系。该电极用于实际样品的测定,结果满意。

双层金属纳米光栅的TE偏振光异常透射特性

根据在亚波长金属光栅表面添加电介质会引起TE偏振光的透射异常性,应用严格耦合波理论和时域有限差分方法,研究了双层金属纳米光栅在TE偏振光入射时产生的异常透射现象.利用等效折射率方法建立了双层金属光栅的等效模型,得到了TE偏振光透射率与聚合物的折射率、厚度以及金属层厚度的变化关系.确认了结构中聚合物是透射异常出现的必要条件,TE偏振光以波导电磁模式在其中传播,并认为类Fabry-Perot腔谐振是透射峰值产生的主要原因.

Ag-Cu/Ti纳米双层膜结合强度测试方法研究

用粘结法 (拉伸法、扭转法、断裂力学方法等 )和划痕法分别测试了 Ag- Cu/Ti纳米双层膜的结合强度 ,并对其实验结果进行了分析、对比和讨论 .结果表明 ,粘结法由于受胶粘剂粘结强度的限制 ,只能适用于中低结合强度测试 ;划痕法适用于软金属薄膜结合强度测试 ,尤其对高结合强度的薄膜特别有效 。

过渡金属原子链对双层石墨烯纳米带的电磁性质的调控

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。

5-羟色胺在双层纳米金修饰电极上的电化学行为及测定研究

利用含有连续腺嘌呤碱基模块的DNA（CA DNA）构建的双层纳米金修饰的玻碳电极。利用循环伏安法研究了5-羟色胺（5-HT）在此修饰电极上的电化学行为。发现对于5-HT的氧化,CA DNA构建的电极比巯基DNA构建的电极能够起到更明显的电催化作用。利用循环伏安法（CV）考察了5-HT测定的优化条件,并发现其浓度在6.0×10-8~1.0×10-6 mol/L范围内与氧化峰电流呈良好的线性关系。该电极可于实际样品的测定。

线度和材料对双层柱状纳米系统中电流的影响

建立了在交变电场作用下双层柱状纳米系统电子满足的方程;在弛豫时间近似下,计算了系统中的电流密度;以外层(或内层)为Al、内层(或外层)为另一种金属的两层圆柱状纳米系统为例,探讨了材料和线度对电流的影响.结果表明:外层中某一点的电流密度随量子导线外半径和离轴距离增大而增大;给定线度条件下,电流密度不仅决定于内核和外壳的材料本身,还决定于两种材料的配置.

电场调控双层石墨烯纳米带的电子结构和光学性质

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了外加电场作用下双层AA堆垛的Armchair边缘石墨烯纳米带 (BAGNRs )的电子结构和光学性质. BAGNRs具有半导体特性,其带隙随带宽 (宽度为4~12个碳原子 )的增加而振荡性减小. 当施加电场后,BAGNRs的带隙随着电场强度的增加而逐渐减小,带隙越大对电场值的变化越敏感. 当电场值为0.5 V/ 时,所有BAGNRs的带隙都为零. BAGNRs具有各向异性的光学性质,其介电函数在垂直极化方向为半导体特性,而在平行极化方向为金属特性. 在外加电场的作用下,BAGNRs的介电函数、吸收系数、折射系数、反射系数、电子能量损失系数和光电导率,其峰值向低能量区域移动,即产生红移现象. 电场增强了能带间的跃迁几率. 纳米带宽度对这些光学性质参数具有不同程度的影响. 研究结果解释了电场调控BAGNRs光学性质的规律和微观机理.

锗的双层纳米结构及其特性的检测分析方法

在高精度椭偏仪(HPE)系统中,采用激光照射硅锗合金衬底助氧化的新方法,在SiO2层中生成锗的双纳米面结构;并在样品生长过程中,用高精度椭偏仪(HPE)同步测量样品的纳米结构。采用XES分层对锗原子成份检测的结果与HPE的结果基本一致。用RAMAN光谱仪测量样品的横断面,发现很强的PL发光谱峰。用量子受限模型和改进的量子从头计算(UHFR)方法分析了PL光谱的结构。

磁控溅射制备纳米晶GZO/CdS双层膜及GZO/CdS/p-Si异质结光伏器件的研究（英文）

采用磁控溅射制备Ga掺杂ZnO (GZO)/CdS双层膜在p型晶硅衬底上以形成GZO/CdS/p-Si异质结器件。纳米晶GZO/CdS双层膜的微结构、光学及电学特性,通过XRD、SEM、XPS、紫外-可见光分光光度计和霍尔效应测试系统表征。GZO/CdS/p-Si异质结J-V曲线显示良好的整流特性。在±3 V时,整流比IF/IR(IF和IR分别表示正向和反向电流)已达到21。结果表明纳米晶GZO/CdS/p-Si异质结具有好的二极管特性,在反向偏压下获得高光电流密度。纳米晶GZO/CdS/p-Si异质结显示明显的光伏特性。由于CdS晶格常数在GZO和晶Si之间,它能作为一个介于GZO和晶Si之间的缓冲层,能有效地减少GZO和p-Si之间的界面态。因此,我们获得了GZO/CdS/p-Si异质结明显光伏特性。

范德华力对双层碳纳米管扭转屈曲的影响

基于弹性壳体模型对双层碳纳米管的扭转屈曲问题进行了研究,计及层间范德华力的影响,建立了双层碳纳米管扭转屈曲的临界条件,并进行了数值计算.研究表明,当管径比较小时,范德华力的影响较小.

双层纳米薄膜微管与弹簧的制备与研究

利用卷曲纳米技术,制备了Ti/Cr、Cr/SiO、SiO/SiO_2、SiO/Cr 4种不同金属、氧化物组合的双层纳米薄膜微管,研究了不同组合和参数对微管结构的影响,结果表明纳米薄膜沉积温度、沉积速率和纳米薄膜的厚度以及材料本身的物理性质等因素对微管的半径大小影响显著。利用Ti/Pt双层纳米薄膜微管结构制备的催化微马达在H_2O_2溶液中依靠气泡推动,表现出超快的速度和强大的推动力,在靶向给药、人工智能机器人、生物传感等领域具有应用潜力。另外,通过斜掠角蒸渡和纳米卷曲技术结合,制备了另外一种三维结构-不同螺旋角的Ti金属弹簧。