曲率效应对扶手椅型碳纳米管电子性质的影响

在考虑曲率效应对扶手椅型碳纳米管(SWNT)最近邻碳原子交叠积分影响的情况下,利用紧束缚模型和玻恩-卡门边界条件解析地推导扶手椅型SWNT的能带、态密度和电子公有化运动速度.对扶手椅型SWNT电子性质的分析发现:考虑曲率效应后扶手椅型SWNT仍然是金属管,但其能带的总能减小,其态密度的导电平台变窄且其电子公有化运动速度变小.

扶手椅型单壁碳纳米管的结构和稳定性

用AM1和PM3两种方法对相同长度不同直径以及相同直径不同长度的扶手椅型单壁碳纳米管进行了优化, 并对AM1方法优化所得到的碳纳米管的几何结构进行了振动频率分析和p轨道轴矢量(POAV)分析, 发现了其热力学稳定性随碳纳米管直径和长度的变化规律, 讨论了各碳纳米管的张力、碳原子的杂化状态和共轭程度随碳纳米管直径的变化关系, 并与苯和C60做了比较。

扶手椅型单壁碳纳米管的理论研究

用半经验的 AM1和 PM3方法 ,对不同长度的扶手椅型单壁碳纳米管 (3 ,3 )进行了理论研究 .讨论了其几何结构、前线轨道的分布情况和红外光谱 .结果表明 :碳纳米管中的六边形不再像石墨中的六边形 ,而是发生了变形 ;从碳纳米管的中间到两端 ,各层碳原子在前线轨道中的轨道系数的平方和呈现规律性衰减的锯齿状变化 ;用 AM1方法计算得扶手椅型单壁碳纳米管 (3 ,3 )的红外特征吸收波数约在 1 2 90～ 1 645cm- 1之间 .

扶手椅型单壁碳纳米管生长机理的研究

用Gaussian03程序中的AMI方法对扶手椅型单壁碳纳米管的生长机理进行了研究．结果表明,若碳纳米管生长的碳源是C2自由基,则有一条反应途径可能是:C2自由基首先与碳纳米管的开口端形成一个中间体,然后该中间体经过一个过渡状态,形成产物;从(3,3),(4,4),(5,5)到(6,6),其生长反应的活化能逐渐降低．同时研究发现,活化能的高低与碳纳米管共轭程度的大小有关,碳纳米管的共轭程度越大,活化能越低;在靠近新形成的六元环的两侧,碳纳米管可能优先继续生长．

扶手椅型单壁碳纳米管π电子能带及其曲线计算

为了研究单壁碳纳米管(SWNTs)的电学特性及其应用,对扶手椅型单壁碳纳米管π电子能带进行了计算.从紧束缚模型出发,利用量子理论和固体理论导出了单壁碳纳米管中π电子的能带表达式.在此基础上,利用波恩-卡门周期性边界条件和布洛赫定理建立了在管的圆周方向上波矢的量子化公式,得出了扶手椅型单壁碳纳米管中π电子能带表达式及其在布里渊区的能带曲线,并对其结果进行了深入分析和讨论,为单壁碳纳米管π电子结构的研究提供了必要且有价值的理论依据.

扶手椅型单壁碳纳米管氮烯环加成异构体结构和性质的理论研究

用AM1方法研究了(3,3)、(4,4)、(5,5)和(6,6)扶手椅型单壁碳纳米管(ASWCNTs)以及其氮烯环加成异构体的结构和性质,并重点讨论了这些异构体之间的转化关系.POAV分析表明,扶手椅型单壁碳纳米管的直径越大,张力就越小,π-π共轭作用也越强.

扶手椅形单壁碳纳米管环氧异构体的理论研究

用半经验 AM1方法对不同直径的单壁碳纳米管 ( 3 ,3 ) / C4 2 H1 2 ,( 4 ,4) / C56 H1 6 ,( 5 ,5 ) / C70 H2 0 和 ( 6,6) /C84 H2 4 本体及其环氧衍生物进行了理论研究 .结果表明 ,对于直径较大的 ( 5 ,5 ) C70 H2 0 和 ( 6,6) / C84 H2 4 单壁碳纳米管 ,可以得到 4种不同的环氧化异构体 .而直径较小的单壁碳纳米管 ( 3 ,3 ) / C4 2 H1 2 和 ( 4 ,4) / C56 H1 6 ,只能得到 3种异构体 .讨论了这些异构体的生成热 ( Hf)、离子势、电子亲和能、最低非占据轨道和最高占据轨道的能级差 Eg 等参数及其与单壁碳纳米管直径的关系 ,并排列了这些异构体的稳定性次序 .同时 ,用POAV程序分析了单壁碳纳米管中 sp2 碳原子轨道的再次杂化和张力的大小 .

TiCl_(4)分子填充扶手椅型碳管的条件控制及光电性能理论研究

采用第一性原理与蒙特卡罗方法研究TiCl_(4)气体分子填充扶手椅型碳纳米管的吸附性能与光电性质,结果表明:扶手椅型碳纳米管对TiCl_(4)气体分子具有较强的物理吸附作用,研究构型的吸附能绝对值均超过0.9 eV,是TiCl_(4)气体分子理想的填充载体,随碳纳米管管径的增大,吸附能先增大后减小;温度升高不利于TiCl_(4)气体分子吸附,气体逸度增加有利于吸附,TiCl_(4)气体分子填充扶手椅型碳纳米管宜将温度维持在TiCl_(4)沸点附近,并增加气体的压力;TiCl_(4)的吸附对碳纳米管的电子结构进行了调控,使费米能级附近的态密度显著提高,使复合物的导电性增强,对赝能隙的大小没有明显影响,峰位仍由碳纳米管自身决定;TiCl_(4)的吸附对体系的光学参数影响有限,在增强复合物导电性的同时未使可见光区域吸收率、反射率、损失函数数值增大,可有效提升透明导电薄膜的性能。

超长(n,n)型碳纳米管的密度泛函理论研究

用密度泛函B3LYP/3-21G(d)方法,并利用周期边界条件,研究了n=2—20不同管径的超长(n,n)型单壁碳纳米管的结构、能量、能带结构和能隙.结果表明,管径和能量(或生成焓)都随n有很好的变化规律,并可拟合成很好的解析函数.当n为2和3时,碳纳米管的能隙分别为1.836eV和0.228eV,呈半导体特征,且具有间接带隙;当n=4—20时,能隙介于0.027eV和0.079eV之间,呈较强的金属性,且具有直接带隙.