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石墨烯纳米材料是近年来材料界以及凝聚态物理研究的前沿和热点。随着纳米技术的发展,特别是随着富勒烯、碳纳米管、以及石墨烯等纳米结构的不断被发现,利用纳米材料自身特性构建具有特殊功能的分子器件的科学研究取得了巨大进步。在实验飞速发展的同时,利用各种理论模型解释实验现象并设计电子器件已经越来越占有重要的地位。在本论文中,我们采用基于第一性原理的密度泛函理论计算软件包CASTEP,研究了碳纳米卷、碳纳米管/碳纳米卷同轴电缆型材料的几何结构、电子结构及稳定性。首先,构建了一个准一维石墨烯纳米材料的解析几何模型。这个一般的碳纳米卷模型的卷曲特征是由层间距和内径这两个参数所确定的阿基米德螺旋线的径向函数决定。石墨烯纳米带和碳纳米管模型是包括在这个一般模型之内的两种特殊情况。经过一系列解析几何方法,近似推导出一个超元胞中所有碳原子在三维坐标系下的坐标。其次,采用第一性原理密度泛函软件包CASTEP计了算碳纳米卷的几何结构、稳定性以及电子属性。研究发现,碳纳米卷层距t=3.4 (A|°)时最稳定,扶手椅型碳纳米卷和扶手椅型石墨烯纳米带费米面附近的能带结构图大体相似,锯齿型碳纳米卷和锯齿型石墨烯纳米带费米面附近的能带结构差别很大。进一步研究发现碳纳米卷与石墨烯纳米带能带结构差异不是由层与层之间原子的相互作用引起,而是由曲率效应引起的。最后,构建了碳纳米管/碳纳米卷同轴电缆型材料的理论模型,计算了这种材料的几何结构、稳定性以及电子学性质。研究发现,碳纳米管与碳纳米卷的初始层距△r0=3.4 (A|°)时最稳定,材料的能带和态密度总体上看,可认为是碳纳米管、碳纳米卷的能带和态密度的叠加。进一步研究发现这种材料是碳纳米管和碳纳米卷比较松散的组合,管与卷碳原子之间的结合并不紧密。综上所述,我们采用第一原理密度泛函理论对碳纳米卷、碳纳米管/碳纳米卷同轴电缆型材料的性质做了理论模拟,这些基础工作为将来在实验室制备这些材料的分子器件奠定了理论基础。