碳纳米管的异常声子行为：外部载荷的一阶影响
材料科学
2013-03-29 v2 介观与纳米尺度物理
计算物理
摘要
外部载荷通常对声子曲线产生间接影响，即它们通过改变进行线性化的状态来影响声子曲线。在本文中，我们表明在纳米管中，轴向载荷对横向声学 (TA) 模式的长波行为具有直接的一阶影响。特别是，当管子不受力时，TA 模式频率随波数二次方变化，其曲率（二阶导数）与纳米管弯曲刚度的平方根成正比。当管子受到非零外力时，TA 模式频率随波数线性变化，其斜率与轴向力的平方根成正比。因此，TA 声子曲线及相关输运性质并非材料属性，而是可以直接通过外部载荷进行调节。此外，我们表明面外剪切变形对该模式没有贡献，TA 模式的独特性质完全归因于弯曲。我们的计算包括三个部分：首先，我们使用原子线性链作为可以通过闭式求解的说明性示例；其次，我们使用最近开发的对称性适应声子分析方法提供直接的数值证据；最后，我们提出一个简单的力学模型，捕捉细长纳米管中几何非线性的基本物理，将轴向载荷直接与声子曲线耦合。我们还计算了态密度并展示了外部载荷的显著影响。
引用
@article{arxiv.1210.1129,
title = {Anomalous phonon behavior of carbon nanotubes: First-order influence of external load},
author = {Amin Aghaei and Kaushik Dayal and Ryan S. Elliott},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.1129},
year = {2013}
}