基于石墨烯的固體拓撲結構研究進展

基于石墨烯的固體拓撲結構研究進展

中國科學院合肥材料科學研究所固態研究所在基于石墨烯的新型拓撲結構的研究方面取得了進展，研究人員將膠帶旋轉180度，然后將膠帶的兩端粘在一起，這樣就可以很容易地得到一條Mobius膠帶。Mobius膠帶是一種特殊的拓撲結構。莫比烏斯帶只有一個表面和一個邊界，由于其特殊的拓撲性質，在工業和藝術領域有著重要的應用。例如，由于帶的兩側可以同時使用，因此具有莫比烏斯結構的輸送帶可以使用更長的時間。

只有一層碳原子層的石墨烯具有豐富的物理性質。在石墨烯的基礎上，可以得到一定寬度的石墨烯納米帶，與紙和塑料片相似，石墨烯在平行于石墨烯的平面上很難拉伸或壓縮，但在垂直于石墨烯平面的方向上很容易彎曲，通過連接石墨烯納米肋的兩端，可以得到熟悉的碳納米管。博恩斯：莫比烏斯的石墨烯樂隊穩定嗎莫比烏斯帶的結構特征是什么

固體研究所王先龍博士和曾雉博士的導師利用第一原理方法對這一問題進行了深入的研究，結果表明，石墨烯納米帶可以形成穩定的Mobius結構，Mobius帶的結構隨石墨烯納米帶長寬比的變化而變化。長寬比：在石墨烯的莫比烏斯區形成一平面三角形，在三角形的頂部產生最大應變，隨著寬度的增加，三角形區域會擴大，在一定長度的條件下，合成莫比烏斯結構所需的能量會越來越高，當長寬比為莫比烏斯帶小于3.46，為三個三角形疊加的構造。

在鋸齒形邊緣的石墨烯納米帶中，邊緣的碳原子具有局部磁矩，而局部磁矩在同一側和兩側分別是鐵磁和反鐵磁耦合。因此，整個石墨烯納米帶的總磁矩為零，電子結構分析表明，由于石墨烯的Mobius結構中只有一側存在，因此Mobius帶具有非零磁矩，一側的鐵磁耦合強度遠大于反鐵磁耦合強度。兩側之間的柱腳強度。

石墨烯的莫比烏斯帶具有優良的物理性質、特殊的拓撲結構和鐵磁耦合邊緣態，有望在微電子、自旋電子學和光學領域得到應用。

申請公布后。Phys。萊特。97123103（2010年），上述研究論文很快被NPG亞洲材料公司（NPG Asia Materials）收錄，標題為納米電子學：帶有扭曲報告的石墨烯。

這項工作由國家自然科學基金（10774148, 10904148）和國家重大科學研究項目（973個項目）資助（2007 CB92500）。

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