Моделирование полиморфных разновидностей функционализированного гидроксильной группой l4-6-12 графена
Автор: Беленков Максим Евгеньевич, Грешняков Владимир Андреевич, Чернов Владимир Михайлович
Рубрика: Физика
Статья в выпуске: 4 т.14, 2022 года.
Бесплатный доступ
Методом теории функционала плотности при использовании приближения обобщенного градиента выполнено моделирование трех новых полиморфных разновидностей функционализированного гидроксильной группой графена, состоящего только из парных топологических дефектов 4-6-12. Моделирование слоев проведено для примитивных гексагональных элементарных ячеек с типами присоединения гидроксильной группы T1, T2, T3. Каждая из рассматриваемых элементарных ячеек содержала 36 атомов. В результате проведенных расчетов установлено, что углеродный каркас исходного слоя остается устойчивым при функционализации по типам T1 и T3, а функционализированный слой T2 претерпевает разрушение. Слоевая плотность в гидроксиграфеновых слоях L4-6-12 с типами присоединения T1 и T3 составляет 1,34 и 1,36 мг/м2, соответственно, которая меньше слоевой плотности для аналогичных фторографеновых слоев на 0,08-0,16 мг/м2. Энергии сублимации устойчивых слоев T1 и T3 составили 18,16 и 17,37 эВ/(COH), соответственно. Для определения запрещенной зоны были рассчитаны плотности электронных состояний и зонные структуры. Величина ширины запрещенной зоны оказалась равной 3,33 эВ для слоя T1 и 1,93 эВ для слоя T3, что позволило отнести полученные слои к полупроводникам.
Графен, гидроксильная группа, ab initio расчеты, электронные свойства, полиморфизм, кристаллическая структура, функционализация
Короткий адрес: https://sciup.org/147239468
IDR: 147239468 | DOI: 10.14529/mmph220407
Список литературы Моделирование полиморфных разновидностей функционализированного гидроксильной группой l4-6-12 графена
- Novoselov, K.S. Nobel Lecture: Graphene: Materials in the Flatland / K.S. Novoselov // Reviews of Modern Physics. - 2011. - Vol. 83, Iss. 3. - P. 837-849.
- Shen, C. The Processing and Analysis of Graphene and the Strength Enhancement Effect of Graphene-Based Filler Materials: A Review / C. Shen, S.O. Oyadiji // Materials Today Physics. - 2020. - Vol. 15. - P. 100257
- Heat conduction in graphene: experimental study and theoretical interpretation / S. Ghosh, D.L. Nika, E.P. Pokatilov, A.A. Balandin // New Journal of Physics. - 2009. - Vol. 11, no. 9. -P.095012.
- Electronic and Thermal Properties of Graphene and Recent Advances in Graphene Based Electronics Applications / M. Sang, J. Shin, K. Kim, K. Yu // Nanomaterials. - 2019. - Vol. 9, no. 3. -P. 374.
- Stress-Controlled Poisson Ratio of a Crystalline Membrane: Application to Graphene / I.S. Burmistrov, I.V. Gornyi, V.Y. Kachorovskii et al. // Physical Review B. - 2018. - Vol. 97, Iss. 12. -P.125402.
- Sheehy, D.E. Optical Transparency of Graphene as Determined by the fine-Structure Constant / D.E. Sheehy, J. Schmalian // Physical Review B. - 2009. - Vol. 80, Iss. 19. - P. 193411.
- Functionalized Graphene Nanocomposites and their Derivatives / G. Omar, M.A. Salim, B.R. Mizah et al. // Functionalized Graphene Nanocomposites and their Derivatives. - 2019. - P. 245263.
- Magic angle Hierarchy in Twisted Graphene Multilayers / E. Khalaf, A.J. Kruchkov, G. Tarnopolsky, A. Vishwanath // Physical Review B. - 2019. - Vol. 100, no. 8. - P. 085109.
- Mavrinskii, V.V. Structure and Electronic Properties of 5-7c Graphyne Polymorphs / V.V. Mavrinskii, E.A. Belenkov // AIP Conference Proceedings. - 2022. - Vol. 2533. - P. 020021.
- Zhang, Y. Recent Advances of Porous Graphene: Synthesis, Functionalization, and Electrochemical Applications / Y. Zhang, Q. Wan, N. Yang // Small. - 2019. - Vol. 15, no. 48. - P. 1903780.
- Грешняков, В.А. Теоретическое исследование фазового превращения тетрагонального графена L4-8 в полиморфную разновидность алмаза LA7 / Грешняков В.А., Беленков Е.А. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математика. Механика. Физика». - 2017. - Vol. 9, no. 3. - С. 51-57.
- Control of Graphene's Properties by Reversible Hydrogenation: Evidence for Graphane / D C. Elias, R.R. Nair, T.M.G. Mohiuddin etal. // Science. - 2009. - Vol. 323, no. 5914. - P. 610-613.
- Puri, S. External-strain-induced semimetallic and metallic phase of chlorographene / S. Puri, S. Bhowmick // Physical Review Materials. - 2018. - Vol. 2, Iss. 4. - P. 044001.
- Regiochemically Oxo-functionalized Graphene, Guided by Defect Sites, as Catalyst for Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide / Y. Wang, F. Grote, Q. Cao, S. Eigler // J. Phys. Chem. Lett. - 2021. -Vol. 12, Iss. 41. - P. 10009-10014.
- Belenkov, M.E. Structure and electronic properties of 4-6-12 graphene layers functionalized by fluorine / M.E. Belenkov, V.M. Chernov // Letters on Materials, 2020. - Vol. 10, no. 3. - P. 254-259.
- Advanced capabilities for materials modelling with Quantum ESPRESSO / P. Giannozzi, O. Andreussi, T. Brumme et al. // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2017. - Vol. 29, no. 46. -P. 465901.
- Perdew, J.P. Generalized Gradient Approximation Made Simple / J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Physical Review Letters. - 1996. - Vol. 77, Iss. 18. - P. 3865-3868.
- Беленков, М.Е. Моделирование полиморфных разновидностей гексагонального графена, функционализированного гидроксильными группами / М.Е. Беленков, В.М. Чернов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2021. - Вып. 13. -С.541-551.
