中文摘要：

单壁碳纳米管是纳米科技研究领域的热门、前沿课题之一。目前，单壁碳纳米管的手性和性质控制生长是碳纳米管发展中的一大挑战，是困扰碳纳米管发展的核心问题之一。基于上述问题，本项目采用密度泛函理论计算，从原子/分子水平上系统研究1）不同手性碳纳米管在不同合成条件下的本质生长机理。确立不同手性碳纳米管手性变化和生长的反应路径及其势能面、活化能，揭示特定手性单壁碳纳米管优先生长和手性变化的本质机理；2）模拟计算不同手性碳纳米"帽"和管在不同催化剂（金属、金属碳化物和非金属）颗粒上的沉积、生长和终止过程。研究催化剂在手性碳纳米管沉积、生长和终止过程中的不同催化作用，揭示界面相互作用、结构重组和电荷传输等对碳纳米管终端生长反应活性的影响，揭示催化剂对手性控制生长单壁碳纳米管的调控机制；3）研究各种参杂气体对碳纳米管手性控制生长的影响机制。为手性碳纳米管的有效控制合成和应用提供合理的解决方案。