Эффекты атомарной адсорбции на углеродных нанотрубках и графене

• Автор: Пак, Анастасия Валерьевна
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Углеродные наночастицы: структура и свойства

1.1 Структура и электронное строение углеродных нанотрубок

1.2 Структура и электронное строение графена

1.3 Адсорбционные свойства углеродных наночастиц

1.4 Модели адсорбции на углеродных нанотрубках и графене

ГЛАВА 2 Адсорбция одновалентных атомов на поверхности углерод

ных наночастиц

2 Л Периодическая модель Андерсона углеродных нанотрубок

2.2 Оценка параметров модели

2.3 Адсорбция атомарного водорода на углеродных нанотрубках
2.4 Множественная адсорбция атомов водорода
2.5 Адсорбция атомов щелочных металлов на углеродных нанотрубках
2.6 Адсорбция атомарного водорода на графене
2.7 Выводы
ГЛАВА 3 Магнитные свойства углеродных наночастиц с адсорбиро
ванными одновалентными атомами
3.1 Особенности РККИ взаимодействия в примесном
биграфене
3.2 Особенности РККИ взаимодействия в квантовых точках бислоя графена
3.3 Особенности РККИ взаимодействия в примесных

графеновых лентах
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. Оптические и электрофизические свойства примесного графена
4.1 Исследование возможности возникновения спонтанного поперечного поля в примесном графене
4.2 Исследование возникновения дискретных солитонов в примесном биграфене
4.2.1 Взаимодействие светового импульса с графеновыми 104 нанолентами
4.3 Исследование прохождения ультракоротких оптических 107 импульсов в системе примесных углеродных нанотрубок
4.4 Расчет туннельного тока контакта «примесная графеновая нанолента - сверхрешетка квантовых точек»
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Развитие современных технологий предъявляет все более высокие требования к научным разработкам, в особенности в области явлений наномет-ровых структур. Это, прежде всего, связано с прогрессом вычислительной техники, где уменьшение размеров устройств увеличивает их быстродействие и уменьшает потребляемую энергию. Одну из ведущих ролей в качестве строительных блоков электроники XXI века начинают играть наночастицы [1,2].
К наноструктурным материалам, согласно терминологии, принятой международным журналом «NanoStructured Materials», относят кристаллические вещества со средним размером зерен или других структурных единиц менее 100 нм. Существуют различные виды таких материалов. По геометрическим признакам их можно разделить на ноль-мерные атомные кластеры и частицы, одномерные трубчатые структуры и двумерные мультислои, покрытия, трехмерные объемные нанокристаллические и нанофаз-ные материалы [3-5].
НСМ материалы обладают уникальной структурой и свойствами, многие из которых имеют непосредственный практический интерес во многих отраслях науки и техники. В наноструктурных материалах часто изменяются фундаментальные физические, обычно структурно нечувствительные характеристики, такие как температуры Кюри и Дебая, упругие модули, намагниченность насыщения и др. Это открывает перспективы улучшения существующих и создания принципиально новых конструкционных и функциональных материалов с заранее заданными свойствами [3-5].
Революционный прорыв в исследовании наноструктур начался с широкого использования сканирующих туннельных микроскопов, прогресса в развитии новых физических методов изучения твердых тел (рентгеноэлек-

ГЛАВА
АДСОРБЦИЯ ОДНОВАЛЕНТНЫХ АТОМОВ НА ПОВЕРХНОСТИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОЧАСТИЦ
Состояние одиночного адсорбированного атома (адатома) на поверхности металла зависит от природы адсорбционной связи. При физической адсорбции связь осуществляется поляризационными силами, имеющими характер диполь-дипольного взаимодействия, которое возникает вследствие деформации электронных оболочек атомов. Большинство же элементов при адсорбции на металлах и полупроводниках образует химическую связь [28, 29].
Одним из наиболее популярных подходов в теории адсорбции является метод модельных гамильтонианов. При изучении адсорбции атомов и молекул на металлах используется преимущественно приближение молекулярных орбиталей - самосогласованного поля, так как при этом более естественно учитывается делокализация электронов в металле. В рамках этого подхода чаще всего используется модельный гамильтониан Андерсона [25], предложенный для описания электронных состояний примесных атомов в сплавах металлов [28, 30].
Для описания процесса взаимодействия адсорбированных атомов водорода с поверхностью углеродных нанотрубок использовалась периодическая модель Андерсона [27]. Так как углеродные нанотрубки в зависимости от геометрической конфигурации могут иметь проводящие свойства, то для описания адсорбции на их поверхности использование данной модели вполне оправдано. Модель была успешно применена для изучения адсорбции атомов на поверхности металлов и полупроводников [30], адсорбции атома водорода на поверхности графена и углеродных нанотрубок [31,32].