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本论文采用自洽的密度泛函紧束缚方法(SCC-DFTB+)研究了直径、手性以及电荷这三种因素对单壁碳纳米管稳定性的影响。在计算中,将单壁碳纳米管用圆弧法将其展开为石墨片,采用SCC-DFTB+计算了其初态、末态以及七个中间构象的静态单点能,以此确定碳管展开为石墨片过程中的能量路径和能量势垒。 首先研究了单壁碳纳米管直径对其稳定性的影响。计算表明,直径为0.24nm的单壁碳纳米管(3,0)管是不能独立存在的;而直径在0.27nm-0.32nm间的单壁碳纳米管,它们少部分可以以碳管存在,这为亚稳态单壁碳纳米管。对于锯齿形单壁碳纳米管(n,0)(n=3-24),随着其直径的增加,管的稳定性逐渐增强。 其次探讨了同一直径下手性与单壁碳纳米管稳定性的关系。选取直径为0.55nm和0.80nm的两组小直径单壁碳纳米管为研究对象,通过计算发现:同一直径下的单壁碳纳米管,螺旋角越大,单壁碳纳米管越稳定。 最后探讨了电荷对周期性(4,4)管稳定性的影响。当管带少量电荷((q)<-0.06 e/atom)时,碳管能量降低,稳定性增强;当管所带电荷继续增加时,能量逐渐升高,碳管稳定性降低;当电荷量增加至(q)>-0.19 e/atom,碳管将不能稳定存在。电荷在管上的分布情况为:起初,电荷均匀分布在(4,4)管上,随着管展开角度的增加,电荷逐渐往其断裂的边缘集中。