Влияние внутренних смещений на упругие модули монослоя графена в дискретно-атомистическом подходе

Влияние внутренних смещений на упругие модули монослоя графена в дискретно-атомистическом подходе

Автор: Зубко Иван Юрьевич, Кочуров Владимир Игоревич

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Рубрика: Современные наукоемкие инновационные технологии

Статья в выпуске: 4-3 т.16, 2014 года.

Бесплатный доступ

В рамках подхода атомарной статики исследуются упругие свойства монослоев графена конечного размера, кинематика деформирования контролируется жестко, реакция образца определяется с помощью варианта потенциала семейства Ми. Для идентификации его безразмерных параметров принимается критерий совпадения экспериментально определенного коэффициента Пуассона графена с расчетным значением. С помощью найденных параметров определены упругие модули монослоя графена в несимметричной постановке при малых деформациях. Показано, что однородное деформирование монослоя графена переводит его в неравновесное состояние. Для обеспечения минимума потенциальной энергии образца в деформированной конфигурации необходимо накладывать внутренние смещения части атомов графена, образующих одну из его «треугольных» подрешеток, относительно другой подрешетки при однородном деформировании каждой из них. При низких температурах тензор линейно-упругих свойств графена оказался симметричным.

Еще

Графен, атомарная статика, смещение, несимметричная упругость кристаллов

Короткий адрес: https://sciup.org/148203249

IDR: 148203249

Список литературы Влияние внутренних смещений на упругие модули монослоя графена в дискретно-атомистическом подходе

  • Черных, К.Ф. Введение в анизотропную упругость. -М.: Наука, 1988. 190 с.
  • Беринский, И.Е. Об использовании многочастичных межатомных потенциалов для расчета упругих характеристик графена и алмаза/И.Е. Беринский, А.М. Кривцов//Известия РАН. Механика твердого тела. 2012. №6. С. 60-85.
  • Blakslee, O.L. Elastic constants of compression annealed pyrolytic graphite/O.L. Blakslee, D.G. Proctor, E.J. Seldin//J. Appl. Phys. 1970. V. 41, № 8. P. 3373-3389.
  • Bowman, J.C. The Low-Temperature Specific Heat of Graphite/J.C. Bowman, J.A. Krumhansl//J. Phys. Chem. Solids. 1958. V. 6. N.4. Pp. 367-379.
  • Lee, C. Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene/C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone//Science, 2008. V. 321. P. 385-388.
  • Spence, G.B. Sonic Resonances of a Bar and Compound Torsion Oscillator/G.B. Spence, E.J.J. Seldin//J. Appl. Phys., 1970. V. 41. Pp. 3383-3389.
  • Nicklow, R. Lattice Dynamics of Pyrolytic Graphite/R. Nicklow, N. Wakabayashi, H.G. Smith//Phys. Rev. B., 1972. V. 5. Pp. 4951-4962.
  • Bosak, A. Elasticity of single-crystalline graphite: inelastic X-ray scattering study/A. Bosak, M. Krisch, M. Mohr et al.//Phys. Rev. B., 2007. V.75. 153408 (4 pp.).
  • Frank, I.W. Mechanical properties of suspended graphene sheets/I.W. Frank, D.N. Tanennbaum, A.M. Van der Zande, P.L. McEuen//J. Vac. Sci. Technol. B., 2007. V. 25. N6. Pp. 2558-2561.
  • Poot, M. Nanomechanical properties of few-layer graphene membranes/M. Poot, S.J. Van der Zant//Appl. Phys. Lett., 2008. V. 92. 063111 (2 pp.).
  • Tersoff, J. New empirical approach for the structure and energy of covalent system//Phys. Rev. B, 1988. V. 37, N. 12. P. 6991-7000.
  • Brenner, D.W. Empirical potential for hydrocarbons for use in simulating the chemical vapor deposition of diamond films//Phys. Rev. B, 1990. V. 42. N. 15. P. 9458-9471.
  • Brenner, D.W. A second-generation reactive empirical bond order (REBO) potential energy expression for hydrocarbons/D.W. Brenner, O.A. Shenderova, J.A. Harrison et al.//J. Phys.: Condens. Matter., 2002. V. 14. P. 783-802.
  • Case, D.A. The Amber biomolecular simulation programs/D.A. Case, T.E. Cheatham, T. Darden et al.//J. Computat. Chem., 2005. V. 26. N16. P. 1668-1688.
  • Ponder, J.W. Force fields for protein simulations/J.W. Ponder, D.A. Case//Adv. Prot. Chem., 2003. V. 66. P. 27-85.
  • Беринский, И.Е. Моделирование межатомных взаимодействий в графене с применением линейной теории стержней//Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2011. №4 (2). С. 388-390.
  • Кузькин, В.А. Описание механических свойств графена с использованием частиц с вращательными степенями свободы/В.А. Кузькин, А.М. Кривцов//Доклады академии наук. 2011, Том 440, № 4. С. 476-479.
  • Georgantzinos, S.K. Numerical investigation of elastic mechanical properties of graphene structures/S.K. Georgantzinos, G.I. Giannopoulos, N.K. Anifantis//Material and design. 2010. V. 31. P. 4646-4654.
  • Scarpa, F. Effective elastic mechanical properties of single layer graphene sheets/F. Scarpa, S. Adhikari, A. Srikantha Phani//Nanotechnology. 2009. V. 20. 065709 (11 pp.).
  • Scarpa, F. The bending of single layer graphene sheets: the lattice versus continuum approach/F. Scarpa, S. Adhikari, A.J. Gil, C. Remillat//Nanotechnology, 2010. V. 21. 125702 (9 pp.).
  • Shenderova, O.A. Carbon Nanostructures/O.A. Shenderova, V.V. Zhirnov, D.W. Brenner//Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2002. V.27 (3/4). P. 227-356.
  • Huang, Y. Thickness of graphene and single-wall carbon nanotubes/Y. Huang, J. Wu, K.C. Hwang//Phys. Rev. B, 2006. V. 74. 245413 (9 pp.).
  • Sakhaee-Pour, A. Elastic properties of single-layered graphene sheet//Solid State Commun. 2009. V. 149. P. 91-95.
  • Reddy, C.D. Equilibrium configuration and continuum elastic properties of finite sized graphene/C.D. Reddy, S. Rajendran, K.M. Liew//Nanotechnology. 2006. V. 17. P. 864-870.
  • Shokrieh, M.M. Prediction of Young’s modulus of graphene sheets and carbon nanotubes using nanoscale continuum mechanics approach/M.M. Shokrieh, R. Rafiee//Materials and Design. 2010. V. 31. P. 790-795.
  • Reddy, C.D. Equilibrium continuum modeling of graphene sheets/C.D. Reddy, S. Rajendran, K.M. Liew//Int. J. Nanosci. 2005. V. 4. N. 4. P. 631-636.
  • Кривцов, А.М. Упругие свойства одноатомных и двухатомных кристаллов: Учебное пособие. -СПб.: Изд. СПбГПУ, 2010. 144 с.
  • Israilishvili, J.N. Intermolecular and surface forces. -Academic Press: Harcourt Brace and Company, 1998. 450 p.
  • Зубко, И.Ю. Определение упругих постоянных ГЦК-монокристаллов с помощью потенциала межатомного взаимодействия/И.Ю. Зубко, П.В. Трусов//Вестник ПНИПУ. Механика. 2011. № 1. С. 147-169.
  • Зубко, И.Ю. Вывод упругого закона монокристаллов металлов из потенциала межатомного взаимодействия/И.Ю. Зубко, О.В. Мелентьева, В.П. Морозова, В.И. Кочуров//Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2011. №4 (5). С. 2181-2183.
  • Симонов, М.В. Определение равновесных параметров решетки различных ГПУ-монокристаллов с помощью потенциала межатомного взаимодействия Ми/М.В. Симонов, И.Ю. Зубко//Вестник ПНИПУ. Механика. 2012. №3. С. 205-218.
  • Arroyo, M. Finite crystal elasticity of carbon nanotubes based on the exponential Cauchy-Born rule/M. Arroyo, T. Belytschko//Phys. Rev. B, 2004. V. 69. 115415 (11 pp.).
  • Поздеев, А.А. Большие упругопластические деформации: теория, алгоритмы, приложения/А.А. Поздеев, П.В. Трусов, Ю.И. Няшин. -М.: Наука, 1986. 232 с.
  • Pietraszkiewicz, W. On natural strain measures of the nonlinear micropolar continuum/W. Pietraszkiewicz, V.A. Eremeyev//International Journal of Solids and Structures 46 (3-4). P. 774-787.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp