Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính chất điện tử của ống nano graphyne chứa fullerene nhỏ: Nghiên cứu lý thuyết chức năng mật độ
Tóm tắt
Việc bao bọc các fullerene nhỏ vào trong ống nano graphyne đã được nghiên cứu để điều tra khả năng kỹ thuật khoảng cách băng trong các ống nano này. Các tính chất điện tử của các ống nano graphyne kiểu zigzag (4,0) và (5,0) được chứa đầy fullerene nhỏ $$\hbox {C}_{20}$$ và $$\hbox {C}_{30}$$ đã được nghiên cứu bằng lý thuyết chức năng mật độ. Chúng tôi nhận thấy rằng các ống nano graphyne zigzag (4,0) và (5,0) là chất bán dẫn. Các ống nano graphyne này chứa đầy fullerene $$\hbox {C}_{20}$$ và $$\hbox {C}_{30}$$ lần lượt thể hiện tính chất bán dẫn kiểu p và kiểu n. Khoảng cách băng năng lượng phụ thuộc vào số lượng fullerene được bao bọc. Kết quả của chúng tôi chứng minh khả năng kỹ thuật khoảng cách băng thông qua việc bao bọc fullerene nhỏ vào trong các ống nano graphyne.
Từ khóa
#graphyne nanotubes #small fullerenes #band gap engineering #density functional theory #electronic propertiesTài liệu tham khảo
Pierson, H.O.: Handbook of Carbon, Graphite, Diamonds and Fullerenes, Processing, Properties and Applications. Noyes Publications, Park Ridge (1994)
Kroto, H.W., Heath, J.R., Obrien, S.C., Curl, R.F., Smalley, R.E.: \({\rm C}_{60}\): Buckminsterfullerene. Nature 318, 162–163 (1985)
Ōsawa, E.: Perspectives of Fullerene Nanotechnology. Springer, Berlin (2002)
Prinzbach, H., Weiler, A., Landenberger, P., Wahl, F., Wörth, J., Scott, L.T., Gelmont, M., Olevano, D., Issendorff, B.V.: Gas-phase production and photoelectron spectroscopy of the smallest fullerene, \({\rm C}_{20}\). Nature 407, 60–63 (2000)
Iijima, S.: Helical microtubules of graphitic carbon. Nature 354, 56–58 (1991)
Dresselhaus, M.S., Dresselhaus, G., Avouris, Ph: Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties, and Applications. Springer, Berlin (2001)
Novoselov, K., Geim, A., Morozov, S.V., Jiang, D., Zhang, Y., Dubonos, S.V., Grigorieva, I.V., Firsov, A.A.: Electric field effect in atomically thin carbon films. Science 306, 666–669 (2004)
Malko, D., Neiss, C., Vines, F., Gorling, A.: Competition for graphene: graphynes with direction-dependent dirac cones. Phys. Rev. Lett. 108, 0868041–0868044 (2012)
Coluci, V.R., Galvao, D.S., Baughman, R.H.: Theoretical investigation of electromechanical effects for graphyne carbon nanotubes. J. Chem. Phys. 121, 3228–3237 (2004)
Coluci, V.R., Braga, S.F., Legoas, S.B., Galvao, D.S., Baughman, R.H.: New families of carbon nanotubes based on graphyne motifs. Nanotechnology 15, 142–149 (2004)
Majidi, R., Karami, A.R.: Electronic properties of B- and N-doped graphyne nanotubes. Commun. Mater. Sci. 97, 227–230 (2015)
Liu, X., Pichler, T., Knupfer, M., Golden, M.S., Fink, J., Kataura, H., Achiba, Y., Hirahara, K., Iijima, S.: Filling factors, structural, and electronic properties of \({\rm C}_{60}\) molecules in single-wall carbon nanotubes. Phys. Rev. B 65, 045419 (2002)
Okada, S., Saito, S., Oshiyama, A.: Energetics and electronic structures of encapsulated \(\text{ C }_{60}\) in a carbon nanotube. Phys. Rev. Lett. 86, 3835–35 (2001)
Troche, K.S., Coluci, V.R., Rurali, R., Galvao, D.S.: Structural and electronic properties of zigzag carbon nanotubes filled with small fullerenes. J. Phys. Condens. Matter. 19, 236222 (2007)
Zhou, L., Pan, Z.Y., Wang, Y.X., Liu, T.J., Jiang, X.M.: Stable configurations of \({\rm C}_{20}\) and \({\rm C}_{28}\) encapsulated in single wall carbon nanotube. Nanotechnology 17, 1891 (2006)
Otani, M., Okada, S., Oshiyama, A.: Energetics and electronic structures of one-dimensional fullerene chains encapsulated in zigzag nanotubes. Phys. Rev. B 68, 125424 (2003)
Cho, Y., Han, S., Kim, G., Lee, H., Ihm, J.: Orbital hybridization and charge transfer in carbon nanopeapods. Phys. Rev. Lett. 90, 106402 (2003)
Lu, J., Nagase, S., Zhang, S., Peng, L.: Strongly size-dependent electronic properties in C60-encapsulated zigzag nanotubes and lower size limit of carbon nanopeapods. Phys. Rev. B 68, 121402 (2003)
Hornbaker, D.J., Kahng, S.-J., Misra, S., Smith, B.W., Johnson, A.T., Mele, E.J., et al.: Mapping the one-dimensional electronic states of nanotube peapod structures. Science 295, 828–831 (2002)
Okazaki, T., Okubo, S., Nakanishi, T., Joung, S.-K., Saito, T., Otani, M., et al.: Optical band gap modification of single-walled carbon nanotubes by encapsulated fullerenes. J. Am. Chem. Soc. 130, 4122–4128 (2008)
Shiozawa, H., Ishii, H., Kihara, H., Sasaki, N., Nakamura, S., Yoshida, T., et al.: Photoemission and inverse photoemission study of the electronic structure of \({\rm C}_{60 }\)fullerenes encapsulated in single-walled carbon nanotubes. Phys. Rev. B 73, 075406 (2006)
Smith, B.W., Monthioux, M., Luzzi, D.E.: Encapsulated \({\rm C}_{60}\) in carbon nanotubes. Nature 396, 323–324 (1998)
Jeong, G.-H., Hirata, T., Hatakeyama, R., Tohji, K., Motomiya, K.: \({\rm C}_{60}\) encapsulation inside single-walled carbon nanotubes using alkali-fullerene plasma method. Carbon 40, 2247–2253 (2002)
Kroto, H.W.: The stability of the fullerenes \({\rm C}_{n}\), with \(n\) = 24, 28, 32, 36, 50, 60 and 70. Nature 329, 529–531 (1987)
Kietzmann, H., Rochow, R., Gantefor, G.Eberhardtm W., Vietze, K., Seifert, G., Fowler, P.W.: Electronic structure of small fullerenes: Evidence for the high stability of \({\rm C}_{32}\). Phys. Rev. Lett. 81, 5378 (1998)
Ozaki, T., Kino, H., Yu, J., Han, M.J., Kobayashi, N., Ohfuti, M., Ishii, F., et al.: User’s manual of OpenMX version 3.7. http://www.openmx-square.org
Perdew, J.P., Burke, K., Ernzerhof, M.: Generalized Gradient Approximation Made Simple. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996)
Grimme, S.: Semiempirical GGA-type density functional constructed with a long-range dispersion correction. J. Comput. Chem. 27, 1787–1799 (2006)