بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ویژگیهای الکترونی و اپتیکی نانولولههای کربنی دوجدارهی 0 - و0 - @ - 8و - 4، بهروش امواج تخت تقویت شدهی خطی با پتانسیل کامل بررسی شده است. با استفاده از تقریب PBE-GGA، تأثیر نیروی واندروالس بین جدارهها بر تابع دیالکتریک، ضریب شکست استاتیک و تابع اتلاف انرژی الکترون مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج محاسبات فلز بودن نانولوله و ناهمسانگرد بودن تابع دیالکتریک را پیشبینی میکند. ضریب شکست استاتیک نانولوله گویای آن است که نانولولههای کربنی 0 - و0 - @ - 8و - 4 دارای ضریب شکست استاتیک بیشتر نسبت به نانولولههای کربنی زیگزاگ 0 - و - 4 و 0 - و - 8 میباشد. بیشینهی تابع اتلاف انرژی الکترون و اولین گاف اپتیکی بهدست آمده در این نانولولهی دوجداره در مقایسه با هر یک از نانولولههای کربنی زیگزاگ 0 - و - 4 و 0 - و - 8 کمتر است.
.1 مقدمه
یکی از پرکاربردترین انواع نانولولههای کربنی، نانولولههای دو جداره هستند که کاربرد وسیعی در پیلهای سوختی، جاذبهای شیمیایی، سازههای دینامیک و ساخت مواد مرکب دارد. این دسته از نانولولهها با داشتن ترکیبی از خواص جالب نانولولههای کربنی تکجداره، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کردهاند و بهکمک روش التراسانتریفوژ گرادیان چگالی از نانولولههای کربنی تکجداره و چندجداره قابل تفکیک هستند.
[1]نانولولههای کربنی دو جداره طویل دارای ساختار بلوری کاملی هستند بنابراین، این ترکیبات برای مطالعه ابررسانایی بسیار ایدهآل هستند. در بسیاری از نانولولههای کربنی دوجداره، دو دیوارهی داخلی و خارجی با هم متناسب نیستند به این معنا که فاصلهی جدارهها با فاصلهی صفحات گرافن در گرافیت متفاوت است؛ بنابراین این دو سطح میتواند روی هم بهراحتی لیز بخورند که برای ساخت نانوماشینها ایدهآل هستند.
[1] تحقیقات گسترده نشان میدهند که برهمکنش بین جدارهها تأثیر عمدهای بر خواص الکترونی و ویژگیهای نانولولههای کربنی دوجداره دارند.[2] در کار حاضر ویژگیهای اپتیکی نانولولههای کربنی دوجدارهی 0 - و 0 - @ - 8و - 4 بهروش امواج تخت تقویت شدهی خطی با پتانسیل کامل و به کمک کد محاسباتی WIEN2k مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج حاصل از جدارهها بهطور جداگانه محاسبه شده است. بر روی نانولولهی کربنی دوجداره کارهای تجربی و نظری محدودی انجام شده است [3-7] ؛ و هیچ کار نظری مشابهی در این زمینه صورت نگرفته است.
.2 روش محاسبات
محاسبات بر پایه ی نظریهی تابعی چگالی بهروش امواج تخت بهبود یافتهی خطی با پتانسیل کامل و با استفاده از بستهی نرم افزاری WIEN2k انجام شده است.[8 9] در کار حاضر سلول قراردادی تتراگونال انتخاب شده و فضای اطراف نانولوله خلأ است. در معادلات DFT برای جملهی همبستگی- تبادلی، از تقریب GGA استفاده شده است. فاصلهی بین DWCNTsها و فاصلهی بین دوجداره پس از بهینهسازی بهترتیب برابر با 10 و 1/6 آنگستروم تخمین زده شدهاند؛ بنابراین با توجه به فاصلهی صفحات گرافن در گرافیت 3/4 - آنگستروم - ، این نانولوله ناپایدار است.
.3 نتایج و بحث
الف. چگالی حالتها و ساختار نوارهای انرژی
برای بررسی اثر برهمکنش جدارهها بر ویژگیهای الکترونی نانولولههای کربنی دوجدارهی 0 - و0 - @ - 8و - 4، چگالی حالتها و ساختار نوارهای انرژی در شکل 1 نشان داده شدهاند. با توجه به شکل، نانولوله دارای خاصیت فلزی است؛ در حالیکه - لایه - نانولولهی بیرونی نیمفلز و نانولولهی درونی فلز است. نتایج مربوط به نانولولههای تکجداره در مرجع [10] آمده است.
ب. تابع دیالکتریک و ضریب شکست استاتیک
پاسخ خطی یک ساختار به امواج الکترومغناطیسی با تابع دیالکتریک مشخص و با رابطهی زیر تعریف میگردد [11]
