碳纳米卷的电子结构与电子输运性质

碳纳米卷继承了石墨烯优良的电学和力学性质，且具备开放的拓扑结构，其物理性质可以通过几何手段连续调节。这种灵活性使得碳纳米卷有望与碳纳米管互补，应用在纳电子学、储氢、纳米机械等领域。碳纳米卷的层间相互作用、边缘态和曲率对其电学性质有深刻的影响，揭示这些影响的机制不仅是实际应用碳纳米卷的基础，而且也具有重要的学术意义。 本课题拟结合紧束缚近似和第一性原理计算方法研究碳纳米卷的电子结构，特别是与手征角、内半径、层数等几何参数的依赖关系，弄清层间相互作用、边缘态和曲率影响碳纳米卷电子结构的物理机理。在此研究基础上，利用格点格林函数研究碳纳米卷的电学输运，探讨一维卷状分子导体电学输运的特异行为，解释实验观测到的碳纳米卷电子输运方面的一些独特性质。此外，碳纳米卷的曲率和层间相互作用对自旋轨道耦合的调控也是本课题研究的一个重要内容。

碳纳米卷是石墨烯卷成的一种新型的一维碳纳米结构，具备优良的电学和力学性质。与碳纳米管相比，碳纳米卷具备开放的拓扑结构，使其物理性质更容易几何调节。本课题对碳纳米卷的电子结构和电学输运性质进行了较为系统的研究，特别是几何参数对其电学性质的影响。研究发现，无论是单层碳纳米卷还是双层碳纳米卷，其电子结构都与相应的碳纳米管差异很大。例如，与碳纳米管不同，碳纳米卷的电学性质对手征性不敏感，此外自旋轨道耦合对碳纳米卷的电子结构影响也很小。对碳纳米卷来说，一个值得注意的性质是，当其几何结构从单层过渡到两层碳原子有少量重叠的结构的过程中，系统会发生从半导体到金属的转变。