化学剥离法制备磷纳米管

我们提出了一种从两种众所周知的磷同素异形体——紫磷和纤维红磷——制备磷纳米管的策略。第一性原理计算表明，掺杂硫会解离这些同素异形体中形成双层的管状磷结构之间的共价键，从而产生独立的1D纳米管。由于硫掺杂剂的替代性质，所得的1D结构是线性的，不同于先前研究的螺旋环结构。硫位点沿1D纳米管周期性分布，并可进一步功能化。我们的结果表明，硫掺杂的磷纳米管可以承受高达18%的拉伸应变。应变还显著改变了电子带隙和载流子有效质量。使用多体格林函数（GW）和贝特-萨尔皮特方程（BSE）方法的计算揭示了1.57 eV的大激子结合能。一维性质、线性结构、可功能化性、机械柔韧性、电子性质的可调性以及大的激子结合能使得这种材料在光电器件、太阳能电池、化学传感器和量子计算等领域具有应用前景。