碳 Kagome 纳米管——具有平带的一维准纳米结构
材料科学
2023-12-15 v3 强关联电子
计算物理
量子物理
摘要
我们提出了碳 Kagome 纳米管(CKNTs)——一种通过卷起 Kagome 石墨烯薄片形成的新型碳同素异形体,并利用第一性原理计算研究了该材料的特性。根据卷曲方向,我们确定了 CKNTs 的两种主要类型——扶手椅型和锯齿型,并发现将 Kagome 石墨烯卷曲成任一类 CKNTs 的弯曲刚度约为将常规石墨烯卷曲成碳纳米管(CNTs)的三分之一。第一性原理分子动力学模拟表明,两类 CKNTs 均可能在室温下以稳定结构存在。此处探索的每种 CKNTs 均为金属性,并在其整个布里渊区具有无色散态(即平带),以及在费米能级附近伴随的电子态密度奇异峰。我们计算了 CKNTs 对扭转和轴向应变的力学与电子响应,并与常规 CNTs 进行比较。我们特别表明,在扭转时,CKNTs 中的简并无色散电子态发生分裂,狄拉克点以及部分平带从费米能级处的二次带交叉点浮现,并且这些特征可用一个相对简单的紧束缚模型解释。总体而言,CKNTs 似乎是现实元素一维(1D)材料中独特而引人注目的例子,有可能展现出由强关联电子存在所引起的迷人集体材料性质。此外,畸变 CKNTs 可提供一个有趣的材料平台,在其中平带物理与手性诱导的异常输运效应可一并研究。
引用
@article{arxiv.2301.10200,
title = {Carbon Kagome Nanotubes -- quasi-one-dimensional nanostructures with flat bands},
author = {Hsuan Ming Yu and Shivam Sharma and Shivang Agarwal and Olivia Liebman and Amartya S. Banerjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.10200},
year = {2023}
}