铁二聚体在碳纳米管上的吸附结构和电子性质的理论研究

摘要

应用第一性原理计算了双铁原子链吸附在单臂扶手椅纳米管上所形成的二聚体的结构、总能量和电子性质。由于曲率因素,单个铁原子在纳米管内部和外部具有不同的有效配位数,使铁原子在纳米管内外侧吸附在不同的位置。铁原子吸附在单臂纳米管上的稳定性,能带,费米能量,电子及能态密度分布主要依赖于铁原子在纳米管表面的吸附位置。计算结果显示,纳米管外层更有利于铁原子的吸附,并且两个铁原子分别在两个对立的C—C键中心的位置是最稳定的结构。纳米管的内侧,由于纳米管的管状结构,内侧铁原子可以同更多的碳原子保持相对较短的键长,因此碳原子六元环中心成为更稳定的吸附位置。吸附铁二聚体之后,纳米管的导电性明显增强,但是不同的吸附位置会对纳米管产生不同的影响,对纳米管电子性质的改变也会略有差异。