石墨烯纳米带的结构、稳定性、边缘态与芳香性

我们通过密度泛函理论，确定了氢终止的石墨烯纳米带边缘的稳定性、几何结构以及电子和磁结构随环境中氢含量的变化关系。反铁磁锯齿型纳米带仅在极低超高真空压力下稳定。在更标准条件下，最稳定的结构是单氢化和双氢化的扶手椅型边缘，以及一个双氢化和两个单氢化位点构成的锯齿型边缘重构。在高氢浓度下，“体相”石墨烯不稳定，会自发断裂形成纳米带，这与实验中观察到的石墨烯在溶液中自发断裂成小宽度纳米带的现象类似。稳定性的存在以及奇异的边缘电子态和/或磁性的存在，可以用有机化学中的简单概念（克拉尔规则）来合理解释。