二维富勒烯分子网络结构稳定性及电子特性

摘要

通过密度泛函理论计算，研究了不同大小的富勒烯分子(C₂₀、C₂₄、C₃₆、C₆₀、C₇₂)构建的二维网络结构（准六方相和准四方相）的电子结构特性和力学性质。通过结合能计算，证实了未知二维富勒烯分子网络结构的合理性；通过分析电子局域化函数和差分电荷密度，阐明了二维富勒烯分子网络形成过程中共价键的强弱和电荷转移；通过计算不同网络的电子态密度、能带结构和电子轨道波函数，表明其具有金属态、半金属拓扑态、窄带隙半导体态和宽带隙半导体态等不同的电子结构特性。这些发现揭示了不同尺寸富勒烯分子网络具有丰富的物理化学特性。通过单轴拉伸测试计算发现，二维富勒烯分子网络拥有同二维材料脆性断裂的特征，随着应变的增加，能带的带隙逐渐减小。

关键词

富勒烯分子 / 二维分子网络 / 电子性质 / 结构稳定性 / 力学性能

基金资助

国家青年人才基金资助项目(No.GYKP022); 陕西省科技基金资助项目(No.2023JC-XJ-02); 西安交通大学青年拔尖人才计划A类资助项目(No.LX6J024)