该项目拟采用密度泛函理论计算结合分子动力学模拟方法研究(1)功能化氮化硼纳米管(包括含有缺陷和在含有缺陷基础上再次功能化的氮化硼纳米管)的电子结构和性能;(2)功能化氮化硼纳米管与若干气体小分子相互作用的微观本质,建立功能化氮化硼纳米管与其气敏性和选择性的内在联系规律,为寻找灵敏性高、选择性强的气敏传感器提供新的思路,为开发和研制新型的以氮化硼纳米管为基础的气敏传感器提供一定的理论指导。
本项目采用密度泛函理论计算和分子动力学模拟相结合的方法,对碳、硅、氢等元素功能化修饰氮化硼纳米管,金属锂与氮化硼纳米管之间的相互作用以及氮化硼纳米管的气敏特性等内容进行了系统的研究,取得如下创新性成果(1)提出了利用碳、硅等元素掺杂在氮化硼纳米管不同位置引起其电子结构不同变化的性质来制备不同类型半导体纳米材料的新方法;(2)建立了采用氢吸附在碳掺杂氮化硼纳米管的掺杂位来补偿由于碳掺杂对其电子学特性改变的理论模型;(3)提出了采用硅掺杂氮化硼纳米管来提高了其储锂能力的新方法;(4)发现氮化硼纳米管对O2、NO2、F2等气体分子比较敏感,而对CH4、CO2、H2、H2O、N2、NH3等气体分子不敏感,即便通过掺杂方法也不能很好的改变氮化硼纳米管对CH4、CO2、H2、H2O、N2、NH3等气体分子的敏感性;(5)发现碱基修饰的碳纳米管具有自组装特性,并将金属性的碳纳米管调控成简并半导体。上述研究成果对于碳纳米管、氮化硼纳米管在制作纳米电子元器件等方面的应用将提供重要的参考。