Gitterdynamik und Elektron-Phonon-Wechselwirkung in Kohlenstoff-Nanoröhren

ĽK.-P. Bohnen1, R. Heid1, H. J. Liu2 und C. T. Chan2
1Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Festkörperphysik, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe
2Department of Physics, University of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hongkong, China

Kohlenstoff-Nanoröhren spielen nicht nur im Hinblick auf ihre möglichen technologischen Anwendungen, sondern auch als Modellsysteme zum Verständnis physikalischer Phänomene in einer Dimension eine herausragende Rolle. Der Elektron-Phonon-Wechselwirkung kommt eine besondere Bedeutung im Hinblick auf Peierls-Übergang [1], Kohn-Anomalie und Supraleitung [2] zu. Mit modernen first principles Methoden können diese Fragestellungen heutzutage beantwortet werden. Wir stellen Berechnungen der Gitterdynamik von Nanoröhren mit kleinen Radien mit Hilfe der Dichtefunktional-Störungstheorie vor. Da die Phononenanomalien im Allgemeinen bei Wellenvektoren auftreten, die inkommensurabel zur Gitterstruktur sind, sind diese Anomalien mit frozen-phonon Rechnungen nicht zugänglich. Unsere Rechnungen zeigen bei q = 2kF eine sehr scharfe Anomalie in einzelnen Zweigen des Phononenspektrums. Weitere Anomalien werden bei q = 0 beobachtet. Es zeigt sich, dass diese Ergebnisse sehr gut mit der Stärke der Elektron-Phonon-Wechselwirkung korrelieren.