Исследование структурных и электронных свойств графана из первых принципов
202 39
Ключевые слова:
Графан, структурные свойства, электронные свойства, функционал электронной плотностиАннотация
Данная работа посвящена изучению структурных и электронных свойств графана «из первых принципов» методом функционала электронной плотности и приближения Хартри-Фока. На основе данного метода были проведены квантовохимические расчеты минимума энергии и ширины запрещенной зоны графана типов boat-1 и boat-2. Было обнаружено, что после оптимизации структуры графана типов boat-1 и boat-2, значения энергия связи атомов превосходят по модулю известные литературные данные, что говорит о нахождении более стабильной структуры. Структурные параметры графана типа boat-2 были значительно изменены, нежели типа boat-1, возможно из-за того, что последнее обладает более стабильной структурой. Хотя расчеты электронных свойств показывает, что значения ширины запрещенной зоны для обоих типов графана остаются практически неизменными.
Библиографические ссылки
1. Sluiter M.H.F. and Kawazoe Y. Cluster expansion method for adsorption: Application to hydrogen chemisorption on graphene // Phys. Rev. B. – 2003. – Vol. 68. – P.085410.
2. Elias D.C., Nair R.R., Mohiuddin T.M.G., Morozov S.V., Blake P., Halsall M.P. et. al. Control of Graphene's Properties by Reversible Hydrogenation: Evidence for Graphane // Science. – 2009. – Vol. 323, iss.5914. – P. 610-613.
3. Tan S.M., Sofer Z., Pumera M. Biomarkers Detection on Hydrogenated Graphene Surfaces: Towards Applications of Graphane in Biosensing // Electroanalysis. – 2013. – Vol. 25, №3. – Р. 703-705.
4. Seah T.H., Poh H.L., Chua C.K., Sofer Z., Pumera M. Towards Graphane Applications in Security: The Electrochemical Detection of Trinitrotoluene in Seawater on Hydrogenated Graphene // Electroanalysis. – 2014. – Vol. 26, №1. – Р. 62-68.
5. Gharekhanlou B., Tousaki S.B., Khorasani S. Bipolar transistor based on graphane. // Phys. Conf. Ser. – 2010. – Vol. 248. – P.012061.
6. Savchenko A: Transforming graphene // Sci. – 2009. – Vol. 323. – P.589.
7. Srinivas G., Zhu Y.W., Piner R., Skipper N., Ellerby M., Ruoff R. Synthesis of graphene-like nanosheets and their hydrogen adsorption capacity // Carbon. –2010.–Vol. 48, №. 3.–P. 630.
8. Ilyin A.M., Guseinov N.R., Nemkaeva R.R., Tsyganov I.A., Theoretical and experimental study of graphene-like materials // Nanomaterials and Energy. – 2012. – Vol.1. – P.111-114.
9. Zhou Q.X., Ju W.W., Yong Y.L., Su X.Y., Li X.H., Fu. Z.B., Wang C.Y., Effect of H-vacancy defect on the adsorption of CO and NO on graphane: A DFT study // Applied surface science. – 2017. – Vol.420. –P. 720-725.
10. Sofo J.O., Chaudhari A.S., Barber G.D., Graphane: A two-dimensional hydrocarbon // Phys. Rev. B – 2007. – Vol.75, №15 – Р. 153401.
11. Rosas J.J.H., Gutierrez R.E.R., Escobedo-Morales A., Anota E.C., First principles calculations of the electronic and chemical properties of graphene, graphane, and graphene oxide // Journal of Molecular Modeling. – 2011. – Vol.17, №5. – P. 1133-1139.
12. He C., Sun L.Z., Zhang C.X., Jiao N., Zhang K.W., Zong J. Structure, stability and electronic properties of tricycle type graphene // Phys Status Solidi (RRL). Rapid Research Letters. – 2012. – Vol. 6. – P.427.
13. Zhou C., Chen S., Lou J., Wang J., Yang Q., LiuCh., Huang D. andZhu T., Graphene’s cousin: the present and future of graphane // Nano scale Research Letters. –2014.–Vol. 9. –P. 26.
14. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Phys. Rev. Lett. – 1996 – Vol.77. – P. 3865-3868.
15. Monkhorst H.J. and Pack J.D. Special points for Brillouin-zone integrations // Physical Review B. – 1976. – Vol.13. – P. 5188.
References
1. M.H.F. Sluiter and Y. Kawazoe, Phys. Rev. B 68, 085410, (2003). doi.org/10.1103/PhysRevB.68.085410.
2. D.C. Elias, R.R. Nair, T.M.G. Mohiuddin, S.V. Morozov, P. Blake, M.P. Halsall et. al, Science 323, 610, (2009). doi: 10.1126/science.1167130.
3. S.M. Tan, Z. Sofer and M. Pumera, Electroanalysis 25, 3, 703-705, (2013).
4. T.H. Seah, H.L. Poh, C.K. Chua, Z. Sofer, and M. Pumera, Electroanalysis 26, 1, 62-68, (2014).
5. B. Gharekhanlou, S.B. Tousaki, and S. Khorasani, Phys. Conf. Ser 248, 012061, (2010).
6. A. Savchenko, Sci 323, 589, (2009).
7. G. Srinivas, Y.W. Zhu, R. Piner, N. Skipper, M. Ellerby, and R. Ruoff, Carbon 48, 3, 630, (2010).
8. A.M. Ilyin, N.R. Guseinov, R.R. Nemkaeva, and I.A. Tsyganov, Nanomaterials and Energy 1, 111-114, (2012).
9. Q.X. Zhou, W.W. Ju, Y.L. Yong, X.Y. Su, X.H. Li, Z.B. Fu, and C.Y. Wang, Applied surface science 420, 720-725, (2017).
10. J.O. Sofo and A.S. Chaudhari, G.D. Barber, Phys. Rev. B 75, 15, 153401, (2007).
11. J.J.H. Rosas, R.E.R. Gutierrez, A. Escobedo-Morales, and E.C. Anota, J. of Molecular Modeling 17, 5, 1133-1139, (2011).
12. C. He, L.Z. Sun, C.X. Zhang, N. Jiao, K.W. Zhang, and J. Zong, Phys Status Solidi (RRL) -Rapid Research Letters 6, 427, (2012).
13. C. Zhou, S. Chen, J. Lou, J. Wang, Q. Yang, Ch. Liu, D. Huang and T. Zhu, Nanoscale Research Letters 9, 26, (2014).
14. J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865-3868, (1996).
15. H.J. Monkhorst and J.D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188, (1976).
2. Elias D.C., Nair R.R., Mohiuddin T.M.G., Morozov S.V., Blake P., Halsall M.P. et. al. Control of Graphene's Properties by Reversible Hydrogenation: Evidence for Graphane // Science. – 2009. – Vol. 323, iss.5914. – P. 610-613.
3. Tan S.M., Sofer Z., Pumera M. Biomarkers Detection on Hydrogenated Graphene Surfaces: Towards Applications of Graphane in Biosensing // Electroanalysis. – 2013. – Vol. 25, №3. – Р. 703-705.
4. Seah T.H., Poh H.L., Chua C.K., Sofer Z., Pumera M. Towards Graphane Applications in Security: The Electrochemical Detection of Trinitrotoluene in Seawater on Hydrogenated Graphene // Electroanalysis. – 2014. – Vol. 26, №1. – Р. 62-68.
5. Gharekhanlou B., Tousaki S.B., Khorasani S. Bipolar transistor based on graphane. // Phys. Conf. Ser. – 2010. – Vol. 248. – P.012061.
6. Savchenko A: Transforming graphene // Sci. – 2009. – Vol. 323. – P.589.
7. Srinivas G., Zhu Y.W., Piner R., Skipper N., Ellerby M., Ruoff R. Synthesis of graphene-like nanosheets and their hydrogen adsorption capacity // Carbon. –2010.–Vol. 48, №. 3.–P. 630.
8. Ilyin A.M., Guseinov N.R., Nemkaeva R.R., Tsyganov I.A., Theoretical and experimental study of graphene-like materials // Nanomaterials and Energy. – 2012. – Vol.1. – P.111-114.
9. Zhou Q.X., Ju W.W., Yong Y.L., Su X.Y., Li X.H., Fu. Z.B., Wang C.Y., Effect of H-vacancy defect on the adsorption of CO and NO on graphane: A DFT study // Applied surface science. – 2017. – Vol.420. –P. 720-725.
10. Sofo J.O., Chaudhari A.S., Barber G.D., Graphane: A two-dimensional hydrocarbon // Phys. Rev. B – 2007. – Vol.75, №15 – Р. 153401.
11. Rosas J.J.H., Gutierrez R.E.R., Escobedo-Morales A., Anota E.C., First principles calculations of the electronic and chemical properties of graphene, graphane, and graphene oxide // Journal of Molecular Modeling. – 2011. – Vol.17, №5. – P. 1133-1139.
12. He C., Sun L.Z., Zhang C.X., Jiao N., Zhang K.W., Zong J. Structure, stability and electronic properties of tricycle type graphene // Phys Status Solidi (RRL). Rapid Research Letters. – 2012. – Vol. 6. – P.427.
13. Zhou C., Chen S., Lou J., Wang J., Yang Q., LiuCh., Huang D. andZhu T., Graphene’s cousin: the present and future of graphane // Nano scale Research Letters. –2014.–Vol. 9. –P. 26.
14. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Phys. Rev. Lett. – 1996 – Vol.77. – P. 3865-3868.
15. Monkhorst H.J. and Pack J.D. Special points for Brillouin-zone integrations // Physical Review B. – 1976. – Vol.13. – P. 5188.
References
1. M.H.F. Sluiter and Y. Kawazoe, Phys. Rev. B 68, 085410, (2003). doi.org/10.1103/PhysRevB.68.085410.
2. D.C. Elias, R.R. Nair, T.M.G. Mohiuddin, S.V. Morozov, P. Blake, M.P. Halsall et. al, Science 323, 610, (2009). doi: 10.1126/science.1167130.
3. S.M. Tan, Z. Sofer and M. Pumera, Electroanalysis 25, 3, 703-705, (2013).
4. T.H. Seah, H.L. Poh, C.K. Chua, Z. Sofer, and M. Pumera, Electroanalysis 26, 1, 62-68, (2014).
5. B. Gharekhanlou, S.B. Tousaki, and S. Khorasani, Phys. Conf. Ser 248, 012061, (2010).
6. A. Savchenko, Sci 323, 589, (2009).
7. G. Srinivas, Y.W. Zhu, R. Piner, N. Skipper, M. Ellerby, and R. Ruoff, Carbon 48, 3, 630, (2010).
8. A.M. Ilyin, N.R. Guseinov, R.R. Nemkaeva, and I.A. Tsyganov, Nanomaterials and Energy 1, 111-114, (2012).
9. Q.X. Zhou, W.W. Ju, Y.L. Yong, X.Y. Su, X.H. Li, Z.B. Fu, and C.Y. Wang, Applied surface science 420, 720-725, (2017).
10. J.O. Sofo and A.S. Chaudhari, G.D. Barber, Phys. Rev. B 75, 15, 153401, (2007).
11. J.J.H. Rosas, R.E.R. Gutierrez, A. Escobedo-Morales, and E.C. Anota, J. of Molecular Modeling 17, 5, 1133-1139, (2011).
12. C. He, L.Z. Sun, C.X. Zhang, N. Jiao, K.W. Zhang, and J. Zong, Phys Status Solidi (RRL) -Rapid Research Letters 6, 427, (2012).
13. C. Zhou, S. Chen, J. Lou, J. Wang, Q. Yang, Ch. Liu, D. Huang and T. Zhu, Nanoscale Research Letters 9, 26, (2014).
14. J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865-3868, (1996).
15. H.J. Monkhorst and J.D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188, (1976).
Загрузки
Как цитировать
Batryshev, D., Yerlanuly, Y., Ramazanov, T., Gabdullin, M., Abdykadyrov, B., Amirbekova, G., & Daineko, R. (2017). Исследование структурных и электронных свойств графана из первых принципов. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), 62(3), 34–39. извлечено от https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/556
Выпуск
Раздел
Физика плазмы
