Interactions of ions across carbon nanotubes.
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碳纳米管上离子的相互作用
DOI：
10.1039/c9cp04463a
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Wolfgang Schmickler
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fernanda Juarez;Fabiola Dominguez-Flores;Paola Quaino;Elizabeth Santos;Wolfgang Schmickler
利用密度泛函理论研究了一对Li+离子穿过半导体（8,0）碳纳米管和导电（5,5）碳纳米管之间的相互作用。离子之间的直接库仑相互作用几乎完全被屏蔽。碳纳米管的能带结构不受Li+离子的影响，但费米能级被提高以容纳额外的电子。由于碳纳米管独特的能带结构，这导致离子之间产生有效的吸引力，对于（8,0）碳纳米管来说，这种吸引力更大。相反，碳纳米管内部的Cl−离子形成化学键，改变能带结构。同样，离子的静电场几乎完全被屏蔽在管外。然而，外部Li+离子的吸附有利于内部Cl−离子的吸附。这种明显的吸引力主要是由于Cl−的存在降低了碳纳米管的功函数。
The interactions between a pair of Li+ ions across a semiconducting (8,0)CNT and a conducting (5,5)CNT has been investigated by density functional theory. The direct Coulomb interaction between the ions is almost completely screened. The band structure of the CNTs is not affected by the Li+ ions, but the Fermi level is raised to accommodate the extra electrons. Because of the unique band structure of CNTs this results in an effective attraction between the ions, which is greater for the (8,0)CNT. In contrast, a Cl− ion inside a CNT forms a chemical bond which modifies the band structure. Again, the electrostatic field of the ion is almost completely screened outside of the tube. Nevertheless, the adsorption of a Li+ ion outside is favored by a Cl− ion inside. This apparent attraction is mainly caused by a lowering of the work function of the CNT by the presence of the Cl−.
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