弯曲与屈曲碳纳米管的带隙

碳纳米管巨大的机电耦合特性和鲁棒性使其在存在弯曲和屈曲的应用中颇具吸引力。但这种耦合的性质尚未被充分理解。现有理论仅处理弱且均匀的变形。我们推广了该理论，并推导出非均匀变形下带隙的闭合形式表达式。该理论首先与已发表的多项 DFT 模拟进行比较，然后应用于弯曲和屈曲（即存在扭折）的特定情况。在预屈曲阶段，带隙按 $\propto\pm \kappa^4$ 变化，其中 $\kappa$ 为弯曲曲率；在屈曲后阶段的扭折内部，当接近临界状态时，扭折较浅，带隙为 $\propto \pm\kappa^{1/2}$，其符号取决于手性整数。对于更深的扭折但仍具有开放横截面的情况，带隙和局部费米能均强烈下移。