Компьютерное моделирование физико-химических свойств наноструктур на основе диоксида кремния и углерода

• Автор: Артюхов, Василий Игоревич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Введение

Актуальность работы

Цель работы.

Публикации

Структура и обьм работы

Благодарности

. Обзор использованных расчтных методов

1.1. Метод функционала плотности.

1.1.1. Теорема Хосиберга и Кона.

1.1.2. Уравнения Кона и Шема

1.2. Метод молекулярной механики

1.2.1. Ковалет ные взаимодействия.
1.2.2. Ноковалснтныс взаимодействия.
1.3. Вычислительные пакеты, использованные к работе
2. Структуры на основе диоксида кремния
2.1. Общие сведения и обзор литературы.
2.1.1. Структура и свойства кристаллических модификаций диоксида кремния
2.1.2. Методы приготовления наноструктур диоксида кремния.
2.1.3. Приложения наноструктур диоксида кремния.
2.2. Наноструктуры на основе диоксида кремния
2.2.1. Двумерные наноплнки диоксида кремния
2.2.1.1. Топологические свойства
2.2.1.2. Тетрагональная структура.
2.2.1.3. Тригональные структуры.
2.2.1.4. Одномерные молекулярные цепочки
2.2.1.5. Энергетика напряжнных циклов
2.2.1.6. Электронная структура наноплнок диоксида углерода.
2.2.2. Наночастнцы на основе тригональнон структуры.
2.2.2.1. Структура и энергетика.
2.2.2.2. Электронные свойства.
2.2.3. Наночастнцы на основе тетрагональной структуры.
2.2.3.1. Однослойные нанотрубкн.
2.2.3.2. Полые нанокластеры.
2.2.4. Энергетические характеристики различных классов наноструктур.
2.2.5. Электронные свойства координационных дефектов
Компьютерное моделирование физикохимических свойств с
наноструктур на основе диоксида кремния и углерода
2.3. Композитные нанотрубки С8Ю2.
2.3.1. Структура и электронные свойства композитных нанотрубок С8Юг.
2.3.2. Много герминальные соединения композитных нанотрубок
2.4. Выводы.
3. Наноматериалы на основе углерода.
3.1. Спннтронные устройства на основе графена с моновакансиями.
3.1.1. Чистые углеродные структуры.
3.1.2. Химическая модификация вакансий.
3.1.3. Практическая значимость результатов.
3.1.4. Выводы
3.2. Структура и взаимодействия слоев в монофториде графита и графане
3.2.1. Постановка задачи.
3.2.2. Обзор сведений о структуре материалов.
3.2.3. Структура изолированных слоев.
3.2.4. Оптимизация потенциалов молекулярной механики
3.2.5. Расчты для трхмерных систем
3.2.6. Интерпретация экспериментальных данных.
3.2.7. Прогноз величины межплоскостного расстояния в многослойном графане.
3.2.8. Выводы.
Общие выводы.
Литература


За счт высокой прочности ковалентных связей СС эти материалы обычно обладают чтко определяемой структурой с небольшим количеством дефектов, что проявляется в крайне разнообразных, но наджно воспроизводимых свойствах классическим примером здесь являются однослойные углеродные нанотрубки, которые в зависимости от симметрии структуры могут проявлять электронные свойства от полупроводниковых до металлических. В настоящее время основной научный интерес в этой отрасли представляют объекты на основе графена самого молодого представителя семейства углеродных наноматериалов. В частности, графен чрезвычайно привлекателен в области наноэлсктроники и спинтроники в силу великолепных проводящих свойств кроме того, колоссальная механическая прочность графена представляет большой интерес для создания композитных материалов, обладающих одновременно высокой тврдостью и электрической проводимостью. Во вторую категорию попадают наноразмерные структуры разнообразных оксидов, металлов, ковалентных материалов на основе элементов IIIV групп периодической системы и т. В А тюхов Компьютерное моделирование физикохимических свойств с. Колоссальное разнообразие химического состава и морфологии неуглеродных наноструктур отчасти компенсирует проблему отсутствия контроля над структурой богатством выбора материала и формы частиц тем не менее, возможность работы с такими материалами с атомарной точностью жизненно важна для создания действительно сложных функциональных наносистем. Наконец, большой самостоятельный интерес представляют гибридные наноструктуры на основе различных неуглеродных и углеродных наноматериалов. В настоящей работе внимание уделено как неуглеродным, так и углеродным квазидвумерным наноструктурам и наноматериалам. В разделе 2 проводится детальное изучение атомарной структуры двумерных наноплнок диоксида кремния и наноструктур на их основе. Установлена взаимосвязь общей морфологии наноструктур и локальной топологии химических связей. Изучено влияние координационных дефектов на электронное строение наноструктур. Кроме того, изучены структура и электронные свойства гибридных нанотрубок С8Ю2 и их многотерминальных соединений. Показано, что нанотрубки диоксида кремния могут служить эффективным защитным покрытием для углеродных нанотрубок, изолируя их от нежелательных воздействий внешней среды. В главе 3. Показано, что создание периодических сверхрешток из вакансий превращает пэафен в магнитный метаматериал с управляемыми свойствами, интересный с точки зрения создания спинтронных устройств и даже целых интегральных схем на графеновом листе. Глава 3. Получены параметры молекулярной механики для описания взаимодействия материалов с другими веществами например, в составе композитного материала. Задачей настоящей работой было исследование неуглеродных и углеродных наноматериалов и наноструктур, которые в силу своих физикохимических свойств могли бы послужить основой для будущих наноразмерных устройств в первую очередь, электронных и спинтронных и наноструктурированных или композиционных материалов. Двумерные наноплнки. Полые нанокластеры. Однослойные нанотрубки и композитные нанотрубки
2 Исследовать возможность создания наноспинтронных компонентов и устройств на основе графенового листа с моновакансиями. Монофторид графита. Графан гидрированный графен. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в реферируемых международных научных журналах и 1 обзорная статья в сборнике. V. I. Ii i i i iv i , . V. I. V i ii, . V. I. В , . V. I. V. I. I . V. I. Ii i i v i I i, i, 6 , . V. I. Ii i i v i I i, i, 7 , . V. I. Ii , I, , . V. I. Vi i ii, Ii i I . V. I. V. I. Ii i I . Артюхов В. И., Чернозатонский Л. А., Компьютерное моделирование структуры и межслоевых взаимодействий во фториде графита и рафане, Всероссийская конференция Физикохимические аспекты технологии наноматериалов, их свойства и применение, 9 ноября , стр. Диссертационная работа состоит из введения, трх глав, заключения и списка литературы. Объм работы составляет 8 страниц, в том числе рисунков, таблиц. Список литературы содержит 2 наименования.