Теоретическое исследование диэлектрических свойств низкоразмерных форм углерода

• Автор: Седельникова, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 184 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Методы исследования электронной сгруктурыи диэлектрических свойств соединений

1.1. Методы квантовой химии для расчета электронной структуры соединений

1.1.1. Основные приближения квантовой химии. Метод ХаргриФока

1.1.2. Базисный набор.

1.1.3. Методы учта электронной корреляции

1.1.4. Теория функционала плотности.

1.1.5. Полуэмпиричсскис методы

1.1.6. Методы расчта зонной структуры тврдого тела

1.1.7. Методы сильной связи.

1.2. Расчт диэлектрических свойств молекулярных систем

1.2.1. Основные методы расчта диэлектрических свойств
1.2.2. Статическая поляризуемость молекулярных систем.
1.2.3. Статическая поляризуемость полимерных цепочек
Глава 2. Литературный обзор.
2.1. Синтез, структура и свойства низкоразмерных форм углерода
2.1.1. Фуллерены
2.1.2. Углерод луковичной структуры.
2.1.3. Закономерности молекулярного строения фуллеренов.
2.1.4. Углеродные нанотрубы.
2.1.5. Графем.
2.2. Экспериментальное исследование статических диэлектрических свойств низкоразмерных форм углерода
2.2.1. Фуллерены
2.2.2. Углеродные нано грубы
2.3. Теоретическое исследование статической поляризуемости низкоразмерных форм углерода.
2.3.1. Фуллерены
2.3.2. Углеродные нанотрубы.
2.5.3. Многослойные углеродные наночасгицы
Глава 3. Влияние дефектов в углеродной сетке на электронную структуру и статическую поляризуемость низкоразмерных форм углерода.
3.1. Детали квантовохимических расчтов
3.1.1. Алгоритм расчта.
3.1.2. Выбор метода расчта.
3.2. Фуллерены
3.2.1. Топологические дефекты.
3.2.2. Вакансии.
3.2.3. Неуглеродные атомы.
3.2.4. Размерная зависимость статической поляризуемости фуллеренов.
Электростатическая модель.
3.3. Многослойные фуллерены.
3.3.1. Исследованные структуры
3.3.2. Влияние метода расчта на свойства многослойных систем.
3.3.3. Статическая поляризуемость УЛС. Электростатическая модель
3.4. Полимерные композиционные материалы с углеродом луковичной структуры
3.4.1. Метод приготовления полимерного композиционного материала с углеродом луковичной структуры.
3.4.2. Моделирование диэлектрической проницаемости углерода луковичной структуры.ЮЗ
3.4.3. Моделирование диэлектрической проницаемости полимерных
композиционных .материалов с углеродом луковичной структуры
3.5. Азотсодержащие углеродные нанотрубы.
3.5.1. Конфигурация азотных дефекторв в теле углеродных нанотруб.
3.5.2. Конфигурация азотных дефекторв в вершинах углеродных нанотруб.
3.5.3. Исследование зависимости статической поляризуемости углеродных нанотруб от конфигурации азотных дефектов
3.5.4. Исследование зависимости поляризуемости азотсодержащих углеродных
нанотруб от длины кластера.
Глава 4. Исследование электронной структуры и оптических свойств периодически деформированных графитовых листов
4.1. Детали расчта
4.1.1. Методика расчта электронной структуры и оптических свойств.
4.1.2. Задание геометрии периодически деформированных графитовых листов
4.2. Исследованние электронной струюуры
4.2.1. Идеальные графен и графит.
4.2.2. Зонная структура деформированного графена.
4.2.3. Плотность электронных состояний деформированных графенов
4.2.4. Изогнутый графит
4.3. Исследование оптических свойств периодически деформированных графитовых листов
4.3.1. Оптические свойства фафена
4.3.2. Зависимость оптических свойств от направления изгиба
4.3.3. Зависимость оптических свойств от величины изгиба.
4.3.4. Экспериментальное исследование оптических свойств углеродных
наночастиц.
Список литерату


VI и XVII Международных научных студенческих конференциях Студент и научнотехнический прогресс , и , Новосибирск, Россия, Международном семинаре Фотоника и оптоэлектроника наноуглерода , Йоунсу, Финляндия, 1ой Всероссийской научной конференции Методы исследования состава и структуры функциональных материалов , Новосибирск, Россия, Семинаре Тенденции в наномеханике и наноинженерии , Красноярск, Россия, Международной конференции по наноструктурированным углеродным материалам , о. Санторини, Греция, XII Конференции по квантовой и вычислительной химии им. В.А. Фока , Казань, Россия, РоссийскоЯпонском семинаре Новые процессы для синтеза многофункциональных многокомпонентных материалов , Новосибирск, Россия. Международной конференции Моделирование перспективных материалов , Нант, Франция, Международной конференции по науке и применению нанотруб , Кембридж, Великобритания, Конкурсеконференции молодых учных, посвященной летию со дня рождения Г. А. Коковина , Новосибирск, Россия, Международной конференции Перспективные углеродные наноструктуры , СанюПетербург, Россия, Конференции Фундаментальный и прикладной наноэлектромагнетизм , Минск, Республика Беларусь, Конференции Нанонаука и нанотехнология углерода , Брайтон, Великобритания. Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 статей в отечественных и международных научных журналах, рекомендованных ВАК, и тезисов докладов. Структура и объм диссертации Диссертация состоит из введения, четырх глав, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 4 страницах и включает рисунка, таблиц и библиографию из 0 наименований. Диссертационная работа выполнена в ФГБУН Институте неорганической химии им. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук в период гг. ИНХ СО РАН по приоритетному направлению . Физическое материаловедение новые материалы и структуры, в том числе фуллерсны, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы, в рамках проектов РФФИ 5Бел а, 9а, проекта МНТЦ В. Глава I. Данная глава посвящена обзору приближений квантовой химии и методов расчта диэлектрического отклика соединений на внешнее электрическое поля. Особое внимание уделено сравнению результатов расчета статической поляризуемости сопряженных структур, полученных в рамах различных квантовохимических методов. В зависимости от уровня используемых приближений все методы квантовой химии разделяют на эмпирические, полуэмпирические, неэмпирическис и методы теории функционала плотности i i . В данном разделе наиболее подробно описаны полуэмпирические методы и методы , используемые в настоящей работе для расчта электронной структуры и свойств НФУ, однако для понимания результатов, приведнных в литературе, кратко описаны основные идеи неэмпирических методов. Подробное описание методов квантовой химии для расчта электронной структуры молекул и тврдых тел можно найти в оригинальных статьях авторов методов или в обзорной литературе . Основные приближения квантовой химии. Электронная структура и свойства молекулы в любом из ее возможных стационарных состояний могут быть определены из решения стационарного уравнения Шрдингера
где И полный молекулярный гамильтониан системы, Е значение энергии в стационарном состоянии, координаты электронов и ядер. Н включает операторы кинетической энергии электронов и ядер Тэ и Тя, операторы электростатического взаимодействия всех электронов и ядер Яэя, оператор взаимодействия с внешними полями внеш и оператор спиновых взаимодействий электронов и ядер Нс релятивистские эффекты. Уравнение Шрдингера не имеет аналитического решения для систем, более сложных чем ион Н2, поэтому большое значение принимают различные способы приближенного решения. Почти во всех методах квантовой химии пренебрегают вкладом нсэлектростатических взаимодействий внешс и Нс. Адиабатическое приближение БорнаОппенгеймера является одним из основополагающих приближений, используемых при решении задач квантовой механики. При данном уровне допущений невозможно найти точное решение волнового уравнения многоэлектронной системы, поэтому ключевую роль приобретает одноэлектронное или орбитальное приближение, впервые введнное Д. Хартри. Теперь движение электрона происходит в поле ядерного остова молекулы и среднем эффективном поле всех остальных 1 электронов и описывается одноэлектронной волновой функцией или орбиталью р, зависящей от координат только одного электрона р4г, т р,гг4а. ЯЖч.