Моделирование строения и физико-химических свойств наноструктур на основе графена

• Автор: Артюх, Анастасия Александровна
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Моделирование строения и физико-химических свойств наноструктур на

основе графена.

Введение

Глава 1. Общие сведения и обзор литературы

ЫГрафен

1.2.Фуллерен ы

1.3. Углеродные нанотрубки

1.4. Производные графена

1.5. Композиты на основе графена и УНТ

1.6. Материалы с УНТ и фуллеренами
1.7. Графен-фуллерен соединения
1.8. Графеновые квантовые точки
Глава 2. Обзор использованных расчетных методов
2.1 Современные кванто-механические методы вычисления наноструктур
2.2 Метод молекулярной динамики
2.3 Самосогласованный зонный метод функционала зарядовой
плотности - сильной связи
2.4 Метод упругой ленты для расчета энергетических барьеров реакций присоединения
2.5 Методы геометрической оптимизации
Глава 3. Графен-нанотрубные соединения
3.1 Моделирование структуры ковалентно связанных
графен-УНТ соединений
3.1.1. Структуры соединений

3.1.2 Энергетика соединений
3.1.3 Механические свойства графен-УНТ соединений ковалентно связанных фрагментов молекул
3.2. Выводы
Глава 4 Соединения УНТ в фуллереновой оболочке
4.1 Введение
4.2 Классификация УНТ-фуллерен соединений
4.3 Структура, энергетические характеристики и стабильность
4.4. Модели зарождения фуллереновой оболочки
4.5. Оболочка из димеров С® на УНТ: структура и энергетика
4.6 Молекулярные кристаллы из нанотруб, окруженных фуллеренами
4.7 Выводы
Глава 5 Графен-фуллерен соединения
5.1 Слой фуллеренов на графене и между двумя листами графена
5.1.1 Молекулярные структуры и энергетика
Электронные свойства графен-фуллерен кристалла в
сравнении с фуллеритом
5.2. Ковалентные соединения
5.2.1 Ковалентное присоединение С^о к листу графена
5.2.2 Новый квази-двумерные кристаллы - полимеризованные фуллереновые цепочки на графене
5.2.3 Слоистые кристаллы: полимерные цепочки фуллеренов между графенами, с частичным или полным ковалентным
присоединением фуллеренов к графенам
5.3 Выводы
Глава 6 Квантовые точки на графеновой наноленте, разделенные графановыми участками
6.1 Введение (адсорбция водорода на графен, пирамидальность)
6.2 Метод формирования квантовых точек на ГНЛ с использованием
«ножа»
6.3. Формирование квантовых точек на ГНЛ при адсорбции водорода на
перегибах
6.4 Образования графановых областей методом «маски»
6.5. Выводы
Общие выводы
Литература

Рис. 9. Схемы образования ковалентных соединений графен - УНТ: а -присоединение конца УНТ к листу графена; б - присоединение края графена к

В случае присоединения графена к поверхности УНТ образуются 5/?’ гибридизированные С-атомы по всей длине нанотрубки, т.е. на границе раздела. Длина данных связей также увеличивается до 0.15 нм. Графен искривляется за счет разницы длин связей на двух противоположных его концах. Форма УНТ изменяется с круглой на овальную, что делает более выгодным присоединение второго графенового кусочка с другой стороны (см. Рис. 96). Из-за искривления формы происходит изменение электронного спектра УНТ, входящей в композит. Более подробно электронные свойства были изучены в работах [72, 73, 74].
Возможно присоединение более одного графенового фрагмента к поверхности УНТ. На Рис. 10 представлены структуры композитов с двумя (а), четырьмя (б) и шестью (в) присоединенными ГНЛ. В дальнейшем будем обозначать структуры с ковалентно присоединенным графеном к поверхности УНТ как УНТ(п,ш)/1_ГНЛ, где п,т- индексы хиральности нанотрубки, а 1=1, 2, 3 ... - количество присоединенных фрагментов графеновых нанолент.