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石墨烯弯曲形变的电子结构和特性的研究的综述报告
石墨烯是一种单层碳原子组成的二维材料，具有高导电性、高热导率、高力学强度和优异的弹性特性等重要特性。在石墨烯的电子结构中，碳原子通过σ键形成了一个平面六角晶格，而每个原子的三个p轨道则形成了一个共面π键网络。这种π键网络是石墨烯具有导电特性的关键，因为它可以让电子在平面内自由地运动。
然而，正如所有物质一样，石墨烯也可以受到各种形变的影响。其中最重要的是弯曲形变，即在平面中曲率具有正或负值的情况。这种形变不仅可以创造出一系列具有新颖电学和机械特性的弯曲石墨烯结构，而且还在某些应用领域具有广泛应用前景。
对弯曲形变下的石墨烯电子结构和特性所做的研究近年来已经非常广泛。研究者采用了多种理论和计算方法，比如密度泛函理论（DFT）、非平衡格林函数（NEGF）等。主要得出的结论如下：
首先，弯曲形变可以显著地改变石墨烯的导电性质。石墨烯的电学特性基本上是一个二维金属，它具有近乎无阻碍的电子传导能力。然而，弯曲形变可以导致粒子散射的出现，导致石墨烯的电导率出现质的变化。例如，在U型构型的10nm半径的弯曲石墨烯纳米带中，只有但导轨道可以贯穿纳米带，导致该带的电导率大为降低。
其次，弯曲石墨烯的带隙也受到形变的影响。一个纯的石墨烯带隙为零，因为两个π键相互交叉，产生了一个特殊的价-导带结构。然而，弯曲形变可以破坏这种极客特性，并在弯曲区域产生较大的带隙，这对于特定的电子学应用具有重要意义。例如，杂化腔衬垫中的弯曲石墨烯可以用作红外光探测器。
最后，弯曲石墨烯的力学特性也与其电子结构密切相关。石墨烯的强度主要由其原子间键的共价性质决定。但是，在弯曲的区域，键的长度和角度会发生变化，从而影响弯曲结构的机械强度。例如，在半径为30nm的弯曲石墨烯纳米管中，较大的弯曲半径会在弯曲区域的键长增加以及键角减小。这些变化会导致石墨烯的强度降低，从而限制其在一些应用中的使用。
总体来说，对弯曲形变下的石墨烯电子结构和特性的研究已经逐渐形成一个相对完整的体系，这一体系涉及到多个方面，比如电学、机械、热学等。这些研究不仅丰富了我们对石墨烯的认识，而且也为其在实际应用中的开发和使用提供了契机。然而，仍有许多问题和挑战需要解决，比如如何实现对石墨烯弯曲结构的可控制备，以及如何控制其电学、热学和机械性能的调控等问题。