基于碳纳米管帽的碳纳米芽：第一性原理研究

基于密度泛函理论计算，我们在此表明，在碳纳米管（CNT）帽上形成富勒烯C$_{60}$碳“纳米芽”（CNB）比在CNT侧壁上形成在能量上更有利。发现CNT帽上CNB形成的主要模式如同常规CNT侧壁情况一样是[2+2]环加成反应。然而，与CNT侧壁上的吸热反应相反，该反应被确定为放热的。计算的反应路径进一步表明，基于CNT帽的CNB的形成（解离）势垒比基于CNT侧壁的CNB略低（显著更高），表明更容易形成CNB以及更高的结构稳定性。此外，通过进行矩阵格林函数计算，我们研究了CNB/金属电极界面的电荷输运性质，并表明C$_{60}$与CNT帽或开口端的键合在费米能级附近诱导了共振透射。还发现CNT帽-C$_{60}$环加成键中的良好电子连接导致量子干涉图样的缺失，这与在开口CNT上形成的CNB表现出法诺共振轮廓的情况形成对比。