Физика Низких Температур: Том 46, Выпуск 3 (Март 2020), c. 328-3335    ( к оглавлению , назад )

Graphenes and CNTs: adatoms, islands, nanocrystals, and intercalants as interacting multipoles

V.A. Lykah1 and E.S. Syrkin2

1National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, 2 Kyrpychov Str., Kharkiv 61002, Ukraine
E-mail: lykahva@yahoo.com

2B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine 47 Nauky Ave., Kharkiv 61103, Ukraine
E-mail: syrkin@ilt.kharkov.ua

Received October 28, 2019, published online January 27, 2020

Анотація

Функціоналізацію (адсорбцію) графену та вуглецевих нанотрубок (ВНТ) досліджено у випадку перенесення заряду між молекулою (адатомом), яка функціоналізує, та субстратом (графенами або ВНТ). Розглянуто розрахунки переносу заряду з перших принципів. Показано, що електростатичні диполі, які обумовлені перенесенням заряду, описують взаємодію між адсорбованими атомами або острівцями (кластерами) при низькій концентрації, тобто на початковій та проміжній стадії функціоналізації. Показано, що у графіті, бі- та триграфенах інтеркальовані атоми можна описати електростатичними квадруполями. Обчислено величину цих квадруполів та показано, що їх осі спрямовані нормально до шарів. На поверхні ВНТ адсорбовані нанокристали (кластери) описуються як електростатичні квадруполі. Величину цих квадруполів обчислено та показано, що їх осі спрямовані уздовж ВНТ. На великих відстанях розраховано енергії взаємодії та сили відштовхування кластерів. Результати пояснюють однорідний розподіл адсорбованих частинок та кластерів, що виявлено експериментально.

Ключові слова: графени, графіт, вуглецеві нанотрубки, структура адсорбатів.