基于石墨烯的固体拓扑结构研究进展

基于石墨烯的固体拓扑结构研究进展

中国科学院合肥材料科学研究所固态研究所在基于石墨烯的新型拓扑结构的研究方面取得了进展，研究人员将胶带旋转180度，然后将胶带的两端粘在一起，这样就可以很容易地得到一条Mobius胶带。Mobius胶带是一种特殊的拓扑结构。莫比乌斯带只有一个表面和一个边界，由于其特殊的拓扑性质，在工业和艺术领域有着重要的应用。例如，由于带的两侧可以同时使用，因此具有莫比乌斯结构的输送带可以使用更长的时间。

只有一层碳原子层的石墨烯具有丰富的物理性质。在石墨烯的基础上，可以得到一定宽度的石墨烯纳米带，与纸和塑料片相似，石墨烯在平行于石墨烯的平面上很难拉伸或压缩，但在垂直于石墨烯平面的方向上很容易弯曲，通过连接石墨烯纳米肋的两端，可以得到熟悉的碳纳米管。博恩斯：莫比乌斯的石墨烯乐队稳定吗莫比乌斯带的结构特征是什么

固体研究所王先龙博士和曾雉博士的导师利用第一原理方法对这一问题进行了深入的研究，结果表明，石墨烯纳米带可以形成稳定的Mobius结构，Mobius带的结构随石墨烯纳米带长宽比的变化而变化。长宽比：在石墨烯的莫比乌斯区形成一平面三角形，在三角形的顶部产生最大应变，随着宽度的增加，三角形区域会扩大，在一定长度的条件下，合成莫比乌斯结构所需的能量会越来越高，当长宽比为莫比乌斯带小于3.46，为三个三角形叠加的构造。

在锯齿形边缘的石墨烯纳米带中，边缘的碳原子具有局部磁矩，而局部磁矩在同一侧和两侧分别是铁磁和反铁磁耦合。因此，整个石墨烯纳米带的总磁矩为零，电子结构分析表明，由于石墨烯的Mobius结构中只有一侧存在，因此Mobius带具有非零磁矩，一侧的铁磁耦合强度远大于反铁磁耦合强度。两侧之间的柱脚强度。

石墨烯的莫比乌斯带具有优良的物理性质、特殊的拓扑结构和铁磁耦合边缘态，有望在微电子、自旋电子学和光学领域得到应用。

申请公布后。Phys。莱特。97123103（2010年），上述研究论文很快被NPG亚洲材料公司（NPG Asia Materials）收录，标题为纳米电子学：带有扭曲报告的石墨烯。

这项工作由国家自然科学基金（10774148, 10904148）和国家重大科学研究项目（973个项目）资助（2007 CB92500）。

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