Графен

GRAPHENE
a 2D Body in the 3D Space
A.I. Rusanov
St Petersburg State University
Германен – близкий
родственник графена
Гай Ле Лэй (Guy Le Lay), Университет Марселя: первые
попытки получения германена осаждением на серебре
(подложки для синтеза силицена) не увенчались
успехом. После того, как атомы германия удалось
осадить на поверхность золота, исследователи доказали,
что получили именно германен сравнением измеренных
спектральных характеристик со свойствами,
предсказанными на основе моделирования электронной
структуры германена методом функционала плотности.
С помощью сканирующей туннельной микроскопии определены параметры
двумерной кристаллической решетки германена. Исследователи уверены, что
можно выращивать германен в больших количествах на тонких золотых пленках,
нанесенных на гибкую подложку. Уникальные свойства германена могут
обеспечить его использование как двумерного топологического изолятора, что
открывает использование германена для создания квантовых компьютеров.
Графен – самый тонкий
материал
1 грамм пленки графена покрывает почти два
футбольных поля
Графен – самый прочный
материал
Changgu Lee et al. Science. 2008. V. 321. P. 385-388.
Решетка графена
Полярная диаграмма линейной
энергии
4.065 - 5.334 nm–1
Когезионная энергия
Вклад химических связей
Áåí çî ë ub  490 kJ/mol = 8.13510–19 J
n = 4.695 нм–1
nub  33.069  1010 J/m (Z)
n = 4.065 нм–1
nub  38.194  1010 J/m (A)
Вклад Ван-дер-Ваальсовых сил
L.A. Girifalco, R. A. Lad,
J. Chem. Phys. 25 (1956) 693.
  CC 12   CC 6 
( R)  4 CC 

,


 R   R  
 CC  0.34585 í ì
 CC  0.03550 1020 Äæ
а = 0.3354 нм
  80 
1/2
u 
l
c
3
2
3
2
11




0.511




1.09

10
Äæ/ì
CC CC
  CC CC
12  21 
Линейная энергия
A.I. Rusanov, Nanoscale 6 (2014) 8130.
  80 
1/2
U c  nub 
3
2



  CC CC
12  21 
1
  80 
3
  nub     CC CC
2
2
24  21 
1/2
  16.59 1010 J/m  1.7 nJ/m (Z)
  19.15 1010 J/m  1.9 nJ/m (A)
Дыры графена
  L 
T ,N j , A
 min
L  6[c  (n  1)d ]  6n
 ( n)
n
n



n  1  c / d n  0.134
Переход плоский лист - нанотрубка
F1  Err A   j ( rr ) N j  2 Lr r  2 L
1
F2  Err A   j ( rr ) N j  ADc 2  2 L
2
F1  F2 , 2   D / R, R   D/2
D  Yh3 /12(1  2 )
Q. Lu, R. Huang, Int. J. Appl. Mech. 1 (2009) 443.
D = 0.22510–18 N m
R  0.21 nm (A), R  0.18 nm (Z)
Эксперимент 0.35 – 5.0 нм, чаще < 1 нм
• A.I. Rusanov
• Thermodynamics of Graphene
• Surface Science Reports 69 (2014) 296–324
• Link (until November 19)
• http://authors.elsevier.com/a/1PnrVc6WS0r44