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碳纳米管内铁、钴和镍线的双稳性

摘要

用碳纳米管封装纳米线是一种非常有效的保护纳米线不受外界影响(如氧化)的方法。此外，如果碳纳米管非常窄，它允许产生严格的线性原子链。虽然关于这个问题已经进行了许多理论研究，但很少考虑到佩尔斯畸变的影响，它使链二聚化。为了促进这一主题，在这里，我们报告了基于密度泛函理论的铁，Co和Ni纳米线被窄之字形或扶手状碳纳米管封装的第一性原理计算。我们的研究结果预测，铁纳米线具有最小能量配置的二聚体几何和深局部最小值的非二聚体几何。我们还发现Co和Ni具有规则间距结构作为最低能量几何形状，但Co纳米线具有局部最小值为二聚体结构，其能量势垒与纳米管直径和手性无关。此外，我们发现所有的纳米线都将电子转移到纳米管中，并且二聚化的纳米线的磁矩比非二聚化的纳米线的磁矩至少小50%。在某些情况下，即使非二聚纳米线具有非零值，磁矩也会消失。这些发现有助于预测由碳纳米管封装的纳米线的结构、电子和磁性能，并提供关于这两种纳米线几何形状的差异是否可以产生实验可检测数据的见解。

罗德里格斯，右后卫和迪尼兹

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