碳纳米管环和有限宽环中持续电流的量子尺寸效应

碳纳米管环是将有限长碳管弯曲后首尾相接而形成的封闭环状结构，是理想的分子电磁元器件，为研究持续电流提供了理想对象。一般理论研究所预言的持续电流通常比实验低1-2个量级，电流方向也不相符，其磁响应性质仍未得到合理解释。本项目基于量子理论研究有限宽环和纳米管环中持续电流的量子尺寸效应及各种因素的影响。主要工作：1非微扰、解析地研究完美介观环持续流的量子尺寸效应和非谐效应；在此基础上，利用离散变分方法建立缺陷环紧束缚模型，研究缺陷和无序、自旋轨道耦合及外场等因素的影响。2利用第一性原理和分子动力学等方法优化碳管环结构；基于发展的紧束缚方法，探索持续流与环半径、管半径、螺旋度等几何因素的关联；研究应力应变、卷曲和杂化、缺陷和无序等对持续流的影响。项目将有效解决持续流理论与实验间分歧及磁响应性质的内禀机制问题，结果对探索低维量子受限体系相关物理问题有基础研究意义，对实验研究和器件设计有指导作用。