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文檔簡介
1、富勒烯和碳納米管以其獨特的幾何結(jié)構(gòu)和豐富的電子特性引起了科研工作者的廣泛關(guān)注。它們在電子器件、催化劑和磁性材料等眾多領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景,激發(fā)了人們對納米籠和納米管的研究熱潮。
本文采用密度泛函理論,基于Met-Car構(gòu)建了兩類新的單壁鈦碳納米管,預(yù)言了它們的穩(wěn)定存在,并計算了它們的電子結(jié)構(gòu)及其隨納米管尺寸的變化;論文通過一個虛擬的準(zhǔn)靜態(tài)過程,調(diào)查了內(nèi)包金屬富勒烯的穩(wěn)定性,計算了鐵原子沿六度軸進出C60的準(zhǔn)靜態(tài)過程,分析了由
2、C60和Fe原子所組成內(nèi)包金屬富勒烯的結(jié)構(gòu)及特性。計算結(jié)果表明:
(1)基于D2d和C3v對稱性的Met-Car Ti8C12構(gòu)建的兩類新的單壁Ti8+4nC12+8n (n=0,1,2,3,…) 納米管結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定存在。管中碳原子的鍵呈現(xiàn)出類sp3雜化特征,而鈦碳原子之間的鍵呈現(xiàn)出較強的sp-d雜化特征。
(2)隨著尺寸的逐漸增加,兩類鈦碳納米管的最高占據(jù)分子軌道與最低未被占據(jù)分子軌道之間的能隙(HOMO-
3、LUMOGap)呈現(xiàn)出由半導(dǎo)體向?qū)w的轉(zhuǎn)化,當(dāng)納米管的尺寸無限長時,它們呈現(xiàn)金屬特性。
(3)通過對鐵原子沿六度軸進出C60的虛擬準(zhǔn)靜態(tài)過程的計算表明:與進入C60相比,鐵原子“逃出”C60需要克服更高的勢壘。
(4)鐵原子進入C60需要經(jīng)歷三個過程:1)鐵原子與C60之間存在類Van der Waals相互作用階段;2)鄰近鐵子的碳五元環(huán)上的化學(xué)鍵“打開”,鐵原子與鄰近的碳原子發(fā)生鍵合;3) C60上的碳五
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