Új szén nanorendszerek elméleti vizsgálata  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
60576
típus K
Vezető kutató Kürti Jenő
magyar cím Új szén nanorendszerek elméleti vizsgálata
Angol cím Theoretical Investigation of Novel Carbon Nanosystems
magyar kulcsszavak nanocső, kvantumkémia, DFT, elektron-sávszerkezet, tiltott sáv, rezgések
angol kulcsszavak nanotube, quantum chemistry, DFT, electronic bandstructure, band gap, vibrations
megadott besorolás
Szilárdtestfizika (Élettelen Természettudományok Kollégiuma)100 %
zsűri Fizika
Kutatóhely Biológiai Fizika Tanszék (Eötvös Loránd Tudományegyetem)
résztvevők Koltai János
Zólyomi Viktor
projekt kezdete 2006-02-01
projekt vége 2010-07-31
aktuális összeg (MFt) 13.900
FTE (kutatóév egyenérték) 5.10
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
Jelen pályázat szerves folytatása az idén lejáró, 'Fullerének és szén nanocsövek elméleti vizsgálata' című T038014 pályázatomnak. Az annak során elért nemzetközileg elismert eredményeink új kérdéseket vetettek föl. Ezeket kívánjuk tovább vizsgálni két fiatal kollégámmal.

A pályázat szakmai témája olyan új szén nanoszerkezetek elméleti vizsgálata, amelyek nemcsak az alapkutatások szempontjából érdekesek, hanem nanoeszközökben való alkalmazásuk lehetősége miatt is. Az elektronika miniatürizálása közelít a nanométeres tartományhoz. További előrelépés elképzelhetetlen új típusú anyagok felhasználása nélkül, amiben minden kétséget kizáróan kulcsszerepet fognak játszani a szén nanocsövek, amelyek egyedülálló elektromos és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek.

A különböző fajta nanocsövek célzott előállítása ma még csak álom, de legalább utólagos azonosításukra már vannak kísérleti módszerek, amihez azonban megbízható számításokra is szükség van. Számításainkat - eddigi gyakorlatunkat folytatva - hazai és külföldi kísérleti csoportokkal szorosan együttműködve fogjuk végezni, elsősorban szén nanocsövek és származékaik elektromos és rezgési tulajdonságainak jobb megértése céljából.

A pályázott összeggel - a konferenciák finanszírozásán kívül - szeretnénk biztosítani a számításigényes kvantumkémiai munkánkhoz szükséges informatikai fejlesztést.

A pályázat egy része kapcsolódik egy most beadandó Nanoelektronika Alapjai (FoNE) témájú (EUROCORES) nemzetközi pályázathoz.
angol összefoglaló
The present proposal resumes my now closing grant T038014 entitled 'Theoretical study of fullerenes and carbon nanotubes'. Our internationally recognized results obtained within the previous grant gave rise to new questions, which we intend to further study with my two young colleagues.

The grant aims to study the kind of novel carbon nanostructures that are not only interesting from the point of view of fundamental research, but also due to their high application potential in nanotools. Miniaturization of electronics nears the nanometer scale, and further advancement is unimaginable without the utilization of novel materials. Carbon nanotubes will undoubtedly play a key role in this process due to their unique electronic and mechanical properties.

Targeted production of specific kinds of nanotubes is still a dream today. Experimental methods to identify produced nanotubes do exist, but they require reliable calculations. As so far, we will perform our calculations in close cooperation with Hungarian and foreign experimental groups, primarily aiming at a better understanding of the electronic and vibrational properties of carbon nanotubes and their derivatives.

Beyond financing conference participation, we wish to ensure the necessary computational expansion required to perform high level quantum chemical calculations in our work.

A part of the proposal is closely related with a proposal to be submitted to the recently launched EUROCORES program of Fundamentals of NanoElectronics.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
Bevezettünk egy lineáris/exponenciális skálázást és DFT számolásokkal meghatároztuk rövid és hosszú lineáris szénláncok Raman aktív LO frekvenciáját; DFT módszerrel tanulmányoztuk a rétegek közötti kölcsönhatást kettősfalú szén nanocsövekben. Töltésátvitelt tapasztaltunk a külső és belső csövek között, továbbá keveredést a két réteg állapotai között; Tanulmányoztuk pikocső kölcsönhatását szén nanocsővel; Tanulmányoztuk a 13C izotópdúsítás hatását szén nanocsövek lélegző módusára; Megmagyaráztuk a nagy görbületű egyfalú szén nanocsövek Raman spektrumában a D és 2D sávok kísérletileg megfigyelt anomális diszperzióját a görbület által okozott fonon puhulás és az optikai átmeneti energiáknak a vöröseltolódása segítségével; Kiszámoltuk kis átmérőjű szén nanocsövek fonon diszperzióját DFT szinten és a helikális szimmetria kihasználásával; Megmagyaráztuk kis átmérőjű szén nanocsöveken végzett in situ Raman spektroelektrokémiai vizsgálatok eredményeit CoMoCat szén nanocsövek elektronszerkezetének és teljesen szimmetrikus rezgéseinek DFT szintű számolása segítségével; Kiszámítottuk dópolt fullerén-kubán kokristályok sávszerkezetét DFT módszerrel; Kiszámoltuk bambusz hibahelyeket tartalmazó szén nanocsövek geometriáját, állapotsűrűségét és ballisztikus transzportját; Kiszámítottuk 4d és 5d átmeneti fématomok kötési energiáját egy grafén síkhoz; Elméletileg megmutattuk, hogy egy királis külső csőnek egy fix belső cső körüli forgatásával elektronok pumpálhatók a belső cső mentén.
kutatási eredmények (angolul)
We introduced a linear/exponential scaling scheme and calculated with DFT methods the Raman active LO frequencies for olygoynes and polyyne; We studied the intershell interaction in double walled carbon nanotubes. We observed charge transfer between the inner and outer tubes and also orbital mixing between the states of the layers; We studied the interaction of a picotube with carbon nanotubes; We studied the effect of 13C isotope enrichment on the radial breathing mode of carbon nanotubes; We explained the experimentally observed unusual Raman dispersion for D and 2D lines in high-curvature single-walled carbon nanotubes by a curvature-induced phonon softening and the red shift of the optical transition energies; We calculated the phonon dispersion of small diameter carbon nanotubes on DFT level exploiting the screw axis symmetry; We explained the results of in situ Raman spectroelectrochemical studies on small diameter carbon nanotubes by performing DFT calculations on the electronic structure and the totally symmetric vibrations of selected CoMoCat carbon nanotubes; We calculated the band structure of doped fullerene-cubane cocrystals; We calculated the geometry, DOS and ballistic transport for carbon nanotubes with bamboo defect; We studied the strength of the binding of 4d and 5d transition metal atoms on a graphene sheet; We showed theoretically that by rotating a chiral outer tube around a fixed inner tube it is possible to pump electrons along the inner tube.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=60576
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Kürti J; Zólyomi V; Yang S; Kertesz M: Double walled carbon nanotube with the smallest inner diameter: a first principles study, phys. stat. sol. (b) 243: pp 3464-3467, 2006
Pfeiffer R; Simon F; Kuzmany H;Popov VN; Zólyomi V; Kürti J: Tube-tube interaction in double-wall carbon nanotubes, phys. stat. sol. (b) 243: pp 3268-3272, 2006
Schaman C; Pfeiffer R; Zólyomi V; Kuzmany H; Ajami D; Herges R; Dubay O; Sloan J: The transformation of open picotubes to a closed molecular configuration, phys. stat. sol. (b) 243: pp 3151-3154, 2006
Zólyomi V; Rusznyák Á; Kürti J; Gali Á; Simon F; Kuzmany H; Szabados Á; Surján PR: Semiconductor-to-metal transition of double walled carbon nanotubes induced by inter-shell interaction, phys. stat. sol. (b) 243: pp 3476-3479, 2006
Kürti J; Zólyomi V; Koltai J; Simon F; Pfeiffer R; Kuzmany H: Curvature effects in the D* band of small diameter carbon nanotubes, phys. stat. sol. (b) 244: pp 4261-4264, 2007
Yang S; Kertesz M; Zólyomi V; Kürti J: Application of a novel linear/exponential hybrid force field scaling scheme to the longitudinal Raman active mode of polyyne, J. Phys. Chem. A 111, 2434, 2007
Zólyomi V, Simon F, Rusznyák Á, Pfeiffer R, Peterlik H, Kuzmany H, Kürti J: The effects of inhomogeneous isotope distribution on the vibrational properties of isotope enriched double walled carbon nanotubes, phys. stat. sol. (b) 244: pp 4257-4260, 2007
Zólyomi V; Simon F; Rusznyák Á; Pfeiffer R; Peterlik H; Kuzmany H, Kürti J: Inhomogeneity of 13C isotope distribution in isotope engineered carbon nanotubes: Experiment and theory, Phys. Rev. B 75: pp 195419-(1-8), 2007
Dóra B; Gulácsi M; Koltai J; Zólyomi V; Kürti J; Simon F: Electron Spin Resonance Signal of Luttinger Liquids and Single-Wall Carbon Nanotubes, Phys. Rev. Letters 101: 106408, 2008
Kavan L; Frank O; Green A A; Hersam M C; Koltai J; Zólyomi V; Kürti J; Dunsch L: In situ Raman spectroelectrochemistry of single-walled carbon nanotubes: Investigation of materials enriched with (6,5) tubes, J. Phys. Chem. C 112: 14179-14187, 2008
Koltai J; Zólyomi V; Kürti J: Phonon dispersion of small diameter semiconducting chiral carbon nanotubes - a theoretical study, phys. stat. sol. (b) 245: pp 2137-2140, 2008
Kürti J; Koltai J; Zólyomi V: Theoretical study of the electronic structure and the totally symmetric vibrations of selected CoMoCat carbon nanotubes, phys. stat. sol. (b) 245: pp 2141-2144, 2008
Shiozawa H; Pichler T; Kramberger C; Grüneis A; Knupfer M; Büchner B; Zólyomi V; Koltai J; Kürti J; Batchelor D; Kataura H: Fine tuning the charge transfer in carbon nanotubes via the interconversion of encapsulated molecules, Phys. Rev. B 77: 153402 (1-4), 2008
Simon F; Galambos M; Quintavalle D; Náfrádi B; Forró L; Koltai J; Zólyomi V; Kürti J; Nemes NM; Rümmeli MH; Kuzmany H; Pichler T: Electron spin resonance in alkali doped SWCNTs, phys. stat. sol. (b) 245: pp 1975-1978, 2008
Zólyomi V; Koltai J; Kürti J; Kuzmany H: Phonons of single walled carbon nanotubes, DFT Calculations on Fullerenes and Carbon Nanotubes, Eds V. A. Basiuk and S. Irle, Research Signpost, Chapter 7, pp 297-332, 2008
Zólyomi V; Koltai J; Kürti J; Pekker S: The electronic band structure of fullerene-cubane cocrystals, phys. stat. sol. (b) 245: pp 2018-2021, 2008
Zólyomi V; Koltai J; Kürti J; Pekker S: Theoretical study of the electronic structure of fullerene-cubane cocrystals, Phys. Rev. B 78: 115405 (1-6), 2008
Zólyomi V; Koltai J; Rusznyák Á; Kürti J; Gali Á; Simon F; Kuzmany H; Szabados Á; Surján PR: Intershell interaction in double walled carbon nanotubes: Charge transfer and orbital mixing, Phys. Rev. B 77: 245403 (1-10), 2008
Dóra B, Gulácsi M, Rusznyák Á, Koltai J, Zólyomi V, Kürti J, Simon F: Single-wall carbon nanotubes: spintronics in the Luttinger liquid phase, phys. stat. sol. (b) 246: pp 2744-2749, 2009
Galambos M, Fabian G, Simon F, Ciric L, Forro L, Korecz L, Rockenbauer A, Koltai J, Zólyomi V, Rusznyák Á, Kürti J, Nemes N M, Dóra B, Peterlik H, Pfeiffer R, Kuzmany H, Pichler T: Identifying the electron spin resonance of conduction electrons in alkali doped SWCNTs, phys. stat. sol. (b) 246: pp 2760-2763, 2009
Koltai J, Rusznyák Á, Zólyomi V, Kürti J, László I: Junctions of left- and right-handed chiral carbon nanotubes nanobamboo, phys. stat. sol. (b) 246: pp 2671-2674, 2009
Kürti J, Koltai J, Zólyomi V, Pekker S: Two component doping of fullerene-cubane cocrystals, phys. stat. sol. (b) 246: pp 2618-2621, 2009
Rusznyák Á, Koltai J, Zólyomi V, Kürti J: Using line group theory for the symmetry assignment of the phonons of single walled carbon nanotubes, phys. stat. sol. (b) 246: pp 2614-2617, 2009
Kalbac M, Zólyomi V, Rusznyák Á, Koltai J, Kürti J, Kavan L: An Anomalous Enhancement of the Ag(2) Mode in the Resonance Raman Spectra of C60 Embedded in Single-Walled Carbon Nanotubes during Anodic Charging, J. Phys. Chem. C 114: 2505-2511, 2010
Simon F, Zólyomi V, Pfeiffer R, Kuzmany H, Koltai J, Kürti J: Unusual Raman dispersion for D and 2D lines in high-curvature single-walled carbon nanotubes revealed by C_13 isotope substitution, Phys. Rev. B 81: pp 125434-(1-5), 2010
Zólyomi V, Koltai J, Visontai D, Oroszlány L, Rusznyák Á, László I, and Kürti J: Characteristics of bamboo defects in peapod-grown double-walled carbon nanotubes, Phys. Rev. B 82: pp 195423-(1-8), 2010
Zólyomi V, Rusznyák Á, Koltai J, Kürti J , and Lambert CJ: Functionalization of graphene with transition metals, phys. stat. sol. (b) 247: pp 2920-2923, 2010
Zólyomi V, Rusznyák Á, Kürti J , and Lambert CJ: First Principles Study of the Binding of 4d and 5d Transition Metals to Graphene, J. Phys. Chem. C 114: 18548–18552, 2010
Oroszlány L; Zólyomi V; Lambert CJ: Carbon Nanotube Archimedes Screws, accepted for publication in ACS Nano, 2010




vissza »