石墨烯纳米带电子结构与物性应力调控研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    10974052
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    34.0万
  • 负责人：
    周光辉
  • 依托单位：
    湖南师范大学
  • 学科分类：
    A20.凝聚态物理
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

石墨烯纳米带是继碳纳米管后倍受关注的新型准一维体系,人们已采用掺杂、边缘原子修饰及外场等方法研究了其微结构与物性的调控,本项目研究(拉伸)应力新方法调控中的一些基本物理问题。拟采用紧束缚近似配合基于密度泛函的第一原理计算相互验证,研究条带受均匀应力作用下电子能带结构及带隙大小相对于无应力情形的变化规律;用非平衡格林函数与散射矩阵方法和半导体带间跃迁理论,分别研究条带受均应力作用下的载流子输运性质和光学特性。从理想完整条带受均匀应力作用的简单情形出发,逐步过渡到分别考虑边缘吸附H原子、存在少数C原子空位、多体相互作用和自旋轨道耦合的复杂情形。探索石墨烯纳米条带应力作用下晶格弹性形变、电子结构与量子输运性质和光学特性之间的相互定量系,相关研究可能展现一些纳米电子力学的新量子现象和概念,并可能为从原理上设计一些功能可人为调控的新型电子和光电子器件提供物理基础。

结项摘要

石墨烯纳米带(GNRs)是继碳纳米管(CNT)后倍受关注的新型准一维体系，人们已采用掺杂、边缘原子化学修饰及外场等方法调控其微结构与物性及其相互关系，本项目中我们采用紧束缚近似解析计算配合基于密度泛函的第一原理计算相互验证，研究了外加单轴应力(拉伸/压缩)方法对GNRs调控中的一些相关基本物理问题。. 先忽略边缘效应, 计算应力作用下晶格原胞平行四边形边长及夹角的变化, 采用紧束缚近似方法计算了AGNRs的电子能带色散关系表达式。利用该解析表达式，能预测任意宽度AGNRs在弹性范围应力作用下电子能带结构及带隙大小的变化规律。接着用基于密度泛函(DFT)的第一性原理计算, 通过对大量AGNRs 在应力作用下的结构驰豫(优化), 研究总结出AGNR晶格结构对外加应力三种不同响应特性的系列。在应力作用下, 边缘反对称(横向偶数原子链)的2n-AGNR系列具有2n种C-C键(长度和夹角); 边缘对称(奇数原子链)的AGNRs有两个系列: (4n+1)-AGNR显示(3n+1)种键, 而(4n+3)-AGNR只有(3n+2)种键, 随着宽度的增加变化键占总的比例分从80%和70%趋近于同一个数75%。. 用格林函数方法解折计算，预测了AGNR和锯齿边缘GNRs (ZGNR)的STM遂穿电流，得到了探针(tip)从条带边缘向内移动时遂穿电流不同类型条带的变化规律。对于金属型AGNRs，以往只是认为整体上是导体的，我们的结果为金属型AGNRs条带中从边缘起第3n排原子链是半导体的；对ZGNRs边缘态聚集在次边缘锯齿型原子链上。. 用衡格林函数方法，研究了导体/graphene/导体系统的自旋相关输运性质，获得了自旋转矩与一般二维电子气不同的特性。同样方法计算出了AGNRs格林函数解析表达式，扩展到对铁磁/AGNR/铁磁体系自旋相关输运性质、自旋转矩特性和热电效应的研究，得到了一些有意义的新结果。. 最后, 用基于DFT结合NEGF的第一性原理计算，研究了左右电极为ZGNR、中心散射区为不同方位取向或吸附NH2/NO2旁基的笨分子体系的电输运性质，得到了自旋过滤器、负微分电导、整流等特性。. 上述研究结果对从原子(电子)深入理解GNRs准一维体系的物理本质，以及对设计基于GNRs的电子器件提供物理基础具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量（21）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Symmetry of atomistic structure for armchair-edge graphene nanoribbons under uniaxial strain
单轴应变下扶手椅边缘石墨烯纳米带原子结构的对称性
  • DOI：
    10.1063/1.3702842
  • 发表时间：
    2012-04
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Liao, Wenhu;Zhao, Heping;Ouyang, Gang;Chen, Ke-Qiu;Zhou, Guanghui
  • 通讯作者：
    Zhou, Guanghui
Electronic transport for pristine and doped crossed graphene nanoribbon junctions with zigzag interfaces
具有锯齿形界面的原始和掺杂交叉石墨烯纳米带结的电子传输
  • DOI：
    10.1016/j.physleta.2012.04.012
  • 发表时间：
    2012-04
  • 期刊：
    Physics Letters. Section A: General, Atomic and Solid State Physics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhou, Benhu;Zhou, Benliang;Zeng, Aihua;Zhou, Guanghui
  • 通讯作者：
    Zhou, Guanghui
Switching, Dual Spin-Filtering Effects, and Negative Differential Resistance in a Carbon-Based Molecular Device
碳基分子器件中的开关、双自旋过滤效应和负微分电阻
  • DOI：
    10.1021/jp2092576
  • 发表时间：
    2012-01-26
  • 期刊：
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Wan, Haiqing;Zhou, Benhu;Zhou, Guanghui
  • 通讯作者：
    Zhou, Guanghui
Electronic transport for armchair graphene nanoribbons with a potential barrier
具有势垒的扶手椅石墨烯纳米带的电子传输
  • DOI：
    10.1088/1674-1056/19/3/037204
  • 发表时间：
    2010-03
  • 期刊：
    Chinese Physics B
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Zhou Ben-Hu;Duan Zi-Gang;Zhou Ben-Liang;Zhou Guang-Hui
  • 通讯作者：
    Zhou Guang-Hui
Magnetotransport and current-induced spin transfer torque in a ferromagnetically contacted graphene
铁磁接触石墨烯中的磁输运和电流感应自旋转移扭矩
  • DOI：
    10.1088/0953-8984/22/44/445302
  • 发表时间：
    2010-10
  • 期刊：
    Journal of Physics Condensed Matter
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhou, Benhu;Chen, Xiongwen;Wang, Haiyan;Ding, Kai-He;Zhou, Guanghui
  • 通讯作者：
    Zhou, Guanghui

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其他文献

数控加工中心任务与刀具集成调度模型与改进自适应遗传算法
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  • 作者：
    周光辉;苗发祥;李彦广
  • 通讯作者：
    李彦广
面向生态工业复杂系统的BA模型修正
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    系统工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    肖忠东;周光辉;顾元勋
  • 通讯作者：
    顾元勋
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面向服务的制造系统中订单众包的一对多Stackelberg博弈模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
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    8.3
  • 作者：
    周光辉;鲁麒;肖忠东;杨翔
  • 通讯作者：
    杨翔
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
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    --
  • 作者：
    田长乐;周光辉;张俊杰;王闯
  • 通讯作者：
    王闯
Spin-filtering and charge- and spin-switching effects in a quantum wire with periodically attached stubs
具有周期性连接短截线的量子线中的自旋过滤以及电荷和自旋转换效应
  • DOI：
    10.1140/epjb/e2013-40963-7
  • 发表时间：
    2012-09
  • 期刊：
    European Physical Journal B
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    李会丽;聂文杰;张春强;周光辉
  • 通讯作者：
    周光辉

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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