一维贵金属合金纳米材料的生长机理和物性调控

低维含金纳米材料是当前纳米结构材料研究的前沿热点课题，在纳米光电子学等领域有良好的应用前景。本项目以探索一维贵金属合金纳米材料的结构稳定性和物性为目标，采用第一性原理数值计算方法研究金-银、金-铜合金单原子链在不同化学组分和拉伸情况下的平衡态和动力学演化行为，探讨其克服"自净化效应"的生长机理；研究金-银合金纳米管的稳定结构随化学组分的变化，寻找生长各种不同螺旋度金-银合金纳米管的可能途径；研究3d过渡族元素掺杂对于上述合金单原子链和纳米管的电子结构、磁性、量子输运和振动性质的影响；尝试通过改变化学计量和掺杂的方法来实现有目的地调谐金纳米线性能的可能性，为设计具备良好导电性的新型纳米功能材料提供理论基础。

通过三年的努力，该项目在低维含金纳米材料的结构稳定性和相关物性的研究上取得了一些重要进展。开展的主要研究工作为：.(1) 采用第一性原理计算研究了具有方形横截面的铸币金属纳米管的结构稳定性和物性，发现除（4，4）银纳米管外，中空的（4，4）铜纳米管和金纳米管也可以通过以合适的应力拉伸相应的纳米线形成；.(2) 采用第一性原理数值计算了金和铜替代式掺杂具有方形横截面的（4，4）银金属纳米管的结构稳定性和电子性质，发现无论是金还是铜原子替代式掺杂，针尖拉伸的混合（4，4）金属管在各种合金组分下都能保持稳定的中空的管状结构。分析认为合金纳米管能抵御自净化效应得以形成是由于同质和异质元素间的成键能差和针尖拉伸的作用；.(3) 研究了（4，4）银纳米管和拉伸的fcc银纳米线的振动谱，为将来通过实验方法准确从银纳米线中区分出银纳米管提供了理论参考；.(4) 采用相对论性密度泛函理论计算研究了MAu19-和M2Au18-（M=Cu、Na）的结构和电子性质，为进一步认识掺杂对金纳米结构的影响提供了理论帮助；.(5) 数值模拟了chevron型zigzag边石墨烯在氧饱和情形下的电子和磁性性质；讨论了包含单空位的单壁碳管的结构和振动性质；考察了受限水的物态和结构；为设计新型纳米功能材料提供理论参考。.. 受该项目基金资助完成的SCI收录的学术论文共 7 篇，其中2篇分别发表在 Phys. Chem. Chem. Phys.和J. Chem. Phys. 上。