人工晶体学报

作者：翟啸波, 张探涛, 黄雪丽, 曾渝, 解忧

单位：西安科技大学理学院，西安 710054

关键词：纳米管,旋错缺陷能,柱面格林函数,共形变换,

基金：国家自然科学基金(52474252)

碳纳米管具有优异的物理化学性能。5/7边形旋错缺陷是碳基纳米材料中最常见的一种拓扑缺陷，显著影响碳纳米管的力学、电学和热学等性质。因此，研究旋错相互作用对碳纳米管的应用具有重要意义。旋错间的相互作用势与液晶中涡旋相互作用相似，可以通过格林函数计算其势能。考虑到弯曲系统中曲率与缺陷的耦合作用，由此可以获得弯曲系统的旋错缺陷能。然而，对于碳纳米管，由于柱面周期边界条件，按常规投影会导致格林函数发散。针对这一问题，本文设计了几种不同的共形变换方案，解决了柱面格林函数发散问题，探讨了各方案的优劣，揭示了一种探寻共形变换的方法。最终给出了一种同时满足周期性、对称性、连续且光滑的最优柱面格林函数，从而计算了纳米管中的旋错缺陷能，并揭示了旋错势的分布规律，解释了为何正反旋错多以旋错对或在纳米管两侧出现。纳米管中缺陷能的等能面，在靠近旋错中心时接近圆形，远离旋错中心呈纺锤形，较远时几乎变为直线。研究结果对碳纳米管的应用具有一定理论指导作用。

来源：2025年第9期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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