Локализованные состояния в углеродных нанотрубках типа зигзаг

• Автор: Павлов, Михаил Валерьевич
• Шифр специальности: 02.00.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Общая характеристика углеродных нанотрубок
1.2. Экспериментальное наблюдение магнитных свойств у углеродных структур
1.3. Локализованные состояния в углеродных структурах
Глава 2. Метод Хюккеля
2.1.Модельные фрагменты НТ и их обозначения
2.2. Метод Хюккеля для систем [Сп],
2.3. Построение матрицы Хюккеля для систем [Сп]ч [СП]ЧМ и [СП]ЧМ2.
2.4. Фрагмент с двумя границами Фуджита [Сп]ч
2.5. Фрагмент с двумя границами Кляйна, [СП]ЧМ
2.6. Фрагмент с границами Кляйна и Фуджита [СП]ЧМ
2.7. Выводы из Главы
Глава 3. Многоэлектронные уровни энергии систем [С7]ч
3.1. Методика расчета систем [С7]ч
3.2. Корреляционная диаграмма для электронных уровней системы [С7]ч. Ярусная структура
3.3. Численные оценки энергий состояний систем [С7]ч
Глава 4. Многоэлектронные уровни энергии систем [С8]ЧМ

4.1. Методика расчета систем [С8]ЧМ
4.2. Корреляционная диаграмма для электронных состояний систем [С8]ЧМ. Ярусная структура
4.3. Численные оценки энергий состояний систем [С8]ЧМ
Глава 5. Расчет систем [С?]с| в постоянном продольном электрическом поле
5.1. Критическое поле
5.2. Низший ярус состояний в области слабых полей
Заключение и основные результаты работы
Заключение
Основные результаты работы
Выводы
Список литературы
Введение
Углеродные нанотрубки (НТ) представляют собой свернутые в виде цилиндра ленты графитовой плоскости. Началом интенсивному изучению НТ послужила работа Ииджимы [1] в 1991 году о наблюдении углеродных НТ в побочных продуктах синтеза фуллеренов. Существуют более ранние свидетельства наблюдения структур похожих на НТ [2,3], однако более детального изучения структуры и дальнейших исследований полученных объектов после этих работ не последовало.
Углеродные нанотрубки оказались интересным объектом как для приложений современного материаловедения, так и для теоретического моделирования. Обширная информация о получении, свойствах, возможном применении и методах моделирования НТ изложена в монографии П.Н.Дьячкова [4].
Моделирование электронной структуры НТ различного типа и строения традиционно рассматривают с учетом одномерной трансляционной симметрии с наложением периодических граничных условий. Подходы такого типа позволяют прогнозировать структуру энергетических зон и успешно применяются для предсказания типа проводимости НТ разного строения. Альтернативный способ моделирования - кластерное приближение, когда фрагмент углеродной НТ исследуется традиционными методами квантовой химии; для подавления граничных эффектов свободные валентности углерода дополняют одновалентными заместителями, например, водородами. Кластерное моделирование позволяет сосредоточить внимание на деталях электронной структуры НТ, связанных с моделированием локального окружения. Электронная структура кластеров, в частности устройство их л-систем, асимптотически соответствует моделируемой НТ. Тем не менее, при зонном способе моделирования НТ типа зигзаг теряется целый класс одноэлектронных состояний - локализованные состояния, которые очень важны для понимания свойств НТ.

и Хаббарда. Как и в графитовых лентах, в НТ типа зигзаг основное состояние характеризуется антиферромагнитным спариванием состояний локализованных на противоположных концах НТ [52-55]. На рисунке 22 приведена плотность состояний с отнесением пиков по орбиталям из работы [54]. По аналогии с графитовыми лентами параметр N обозначает число замкнутых цепочек атомов типа зигзаг.
-4.5 -4.4 -4.
Energy (eV)
Рисунок 22. Рассчитанная плотность состояний для фрагмента НТ (14,0) с N=6 замкнутого на концах водородами в окрестности высшей занятой и низшей вакантной МО. Пики слева относятся к занятым МО, справа - к вакантным МО. Типы симметрии МО (Аь Ei) приведены согласно подгруппе C7v, в которой и выполнены расчеты [54].
В работе [52] исследовалось электронное строение простейших моделей НТ типа зигзаг - [п]циклаценов, которые представляют собой систему п конденсированных бензольных колец, замкнутую в цилиндр с брутто -формулой (С4Н2)п (N=2, рисунок 23).