石墨烯分子结与石墨烯纳米环中的输运、阿哈罗诺夫-玻姆及拓扑效应

二维扩展石墨烯片中电子态独特的超相对论性、无质量性质，由碳原子在二维中的蜂窝晶格排列所带来，为探索石墨烯纳米结构中的基本物理现象提供了途径。在此，我们利用紧束缚计算、非平衡格林函数输运理论以及新开发的狄拉克连续模型（该模型将价带至导带能隙吸收为位置依赖的质量，包括段间接触处拓扑起源的质量势垒），探究了原子级精确的 segmented 石墨烯纳米带（GNRs）和石墨烯环中电子新行为的涌现。通过对具有扶手椅形、锯齿形及混合边缘终止的变宽度分段GNRs的输运研究，我们揭示了分段GNRs中新类法布里-珀罗干涉图样的产生、从扩展石墨烯系统特有的超相对论无质量区域到窄扶手椅形GNRs中有质量相对论行为的跨跃，以及锯齿形终止GNRs中非相对论行为的出现。在阿哈罗诺夫-玻姆机制下外加磁场影响的多边形石墨烯纳米环中电子态的评估，以及使用相对论量子场论模型的分析，揭示了拓扑起源的零能孤子态和电荷分数化的产生。这些结果为分析分段石墨烯纳米带和多边环中的电子态、相干输运现象以及解释即将到来的实验提供了统一框架。