Теоретическое исследование атомной структуры и квантовых свойств металлических наноконтактов и нанопроводов

• Автор: Цысарь, Ксения Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.07, 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Современное состояние исследований квантовых свойств одномерных структур

1.1 Методы получения одномерных однокомпонентных и смешанных наноструктур

наноконтактов и нанопроводовИ

1.2 Квантовые свойства однокомпопешппых наноконшактов и нанопроводов

1.2.1 Теоретическое и экспериментальное исследование магнитных свойств

мизкоразмериых структур.

1.2.2 Магнетизм в одномерных структурах

1.2.3 Гигантская магнитная анизотропия.

1.2.4 Теоретическое к экспериментальное исследование квантового баллистического электронного транспорта через одномерные наноструктуры.
1.2.5 Проводимость магнитных наноконтактов и нанопроводов, спннполярнзованнмй электронный транспорт
1.2.6 Баллистическое магпетосонротнвлсине
1.3 Теоретическое и экспериментальное исследование квантовых свойств смешанных
наноконшактов и нанопроводов.
1.4 Влияние примесей легких газов па квантовые свойства и атомную структуру
наноконтактов и нанопроводов.
Глава 2 Модель и метод исследования.
2.1 Теория функционала электронной плотности
2.2 Приближение обмен но корреляционного взаимодействия
2.2.1 Приближение локальной плотности ЫА
2.2.2 Обобщенное градиентное приближение СвА.
2.3 Самосогласованная система уравнений КонаШэлш.
2.4 Расчет сил методом первопринципной молекулярной динамики
2.5 Решение системы уравнений КонаШзма в базисе плоских волн УЛЯР
2.6 Расчет магнитных свойств
2.7 Метод нсевдопотеициалов.
2.7.1 Критерии выбора иссвдонотенцнала.
2.7.2 Переносимость нсевдонотепциала.
2.7.3 Различные виды нсевдонотенцнилов.
2.7.4 Улырамнгкнн неевдоиотенциал Вандербильта.
2.8 Рапметод
2.9 Модель и параметры вычислений.
Глава 3 Результаты и их обсуждение
3.1 Атомная структура и квантовые свойства Р1 нанопроводов
3.1.1 Исследование атомной структуры Р1 панопроводов.
3.1.2 Исследование электронной структуры и магнитных свойств Рс1 наионроподов. 3.2 Атомная структура и квантовые свойства Р1 нанокоитактов
3.2.1 Исследование атомной структуры Р1 нанокоитактов
3.2.2 Исследование электронной структуры и магнитных свойств Рй наноконтактов 3.3 Атомная структура и квантовые свойства смешанных РйРе панопроводов
3.3.1 Переход смешанных РйТс нанопрокодов нз ферромагнитного состояния в аптнфсрромагнитное.
3.4 Исследование атомной структуры и квантовых свойств смешанных А иСо
нанопроводов.
3.4.1 Магнитная анизотропия смешанных ЛиСо нанопроводов и нанокоитактов 0 3.5 Влияние примесей легких газов И, 2 на атомную структуру и квантовые свойства
РЛ нанокоитактов и нанопроводов.
3.5.1 Влияние примесных атомов и молекул водорода на атомную структуру и прочность нанокоитактов и панопроводов палладия.
3.5.2 Влияние примесных атомов и молекул водорода на магнитные свойства панопроводов и нанокоитактов палладия.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Образование прочных магнитных одномерных структур с управляемыми магнитными свойствами возможно в результате смешения в проводе атомов переходных Рс1 и благородных Аи металлов с атомами ферромагнитных Со,Ре элементов. В смешанных Рс1Ре нанопроводах деформации растяжениясжатия приводят к изменению обменного взаимодействия в структуре провода, которое сопровождается переходом из ферромагнитного состояния в антиферромагнитное. Гигантская магнитная анизотропия обусловлена сильным межатомным взаимодействием в смешанных АиСо нанопроводах со значениями энергии магнитной анизотропии МАЭ 0мэВ. Вошедшие в диссертацию материалы докладывались и обсуждались на VI национальной конференции РСНЭ НАНО, Москва Россия, Ноября , на XIV Москва, Россия, 8 Апреля , XV Москва, Россия, 8 Апреля , XVI Москва, Россия, 8 Апреля и XVII Москва, Россия, 8 Апреля Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых учных по фундаментальным наукам Ломоносов, на международном симпозиуме ii i i I, i i, , на VII национальной конференции Рентгеновское, Синхротропиое излучения, Нейтроны и Электроны для исследования наносистем и материалов НаноБиоИнфоКогпитивныс технологии РСНЭНБИК Москва Россия Ноября , на международном симпозиуме IV i i i i ii , i i, 2 , на международной конференции i , i , 3 , . Результаты исследований обсуждались на научных семинарах кафедры общей физики физического факультета МГУ. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ4а и гранта Фонда Д. Зимина Династия. По результатам исследований, представленных в диссертации, опубликовано научных работ, список которых приведен в конце автореферата, в том числе 3 статьи и 1 в печати в реферируемых журналах из списка предложенного ВАК. Все изложенные в диссертационной работе оригинальные результаты получены автором лично, либо при его непосредственном участии. Диссертация состоит из общего вводного раздела, трех глав и заключения. В первой главе представлен обзор экспериментальных и теоретических работ по тематике представленной работы. Изложено современное состояние исследования квантовых свойств одномерных структур. Во второй главе представлена модель и метод исследования. В третьей главе изложены основные результаты и их обсуждение. В конце работы заключение и основные выводы. Список цитируемой литературы включает 4 наименования, общий объем работы составляет 7 страниц текста, включая рисунков и 4 таблицы. В диссертации принята сквозная нумерация формул и рисунков. Обращение к формулам осуществляется в виде 2, что означает нахождение данной формулы в работе под номером 2. Аналогично производится нумерация рисунков. На данный момент существует большое количество различных экспериментальных методов получения наноконтактов и нанопроводов 1 . Все эти методы можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся методы самоорганизации наноструктур 1 , конечная геометрия и квантовые свойства наноконтактов и нанопроводов при этом определяются исключительно энергетическими характеристиками взаимодействия между атомами в системе при заданных внешних условиях. Ко второй группе методов можно отнести методы наноформироваиия , в которых формирование наноструктур происходит посредством манипуляции отдельными атомами. При использовании методов наноформирования возможно контролировать атомное строение и геометрию получаемых наноструктур. Однако, их использование требует дополнительного детального анализа стабильности получаемых нанострук тур при изменении внешних условий, например, исследования их устойчивости к упругим деформациям напряжения. К методам самоорганизации можно отнести метод формирования наноконтактов и нанопроводов с помощью сканирующей туннельной микроскопии СТМ. В процессе СТМ исследований наноконтакты и нанопровода могут спонтанно формироваться между зондом СТМ и исследуемой поверхностью в месте соприкосновения электродов Рис. Первое упоминание в статьях о получении наноконтактов при проведении СТМисслсдования принадлежит Гимзевски и Мюллеру 1. В своей работе они обнаружили формирование атомной цепочки между зондом СТМ и исследуемой поверхностью.