Взаимодействие молекул NH3 и HCl с поверхностью нитевидных нанокристаллов кремния: DFT-моделирование и эксперимент
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации , -, грант № FSRM-2023-0009
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации , -, Соглашение 075- 03-2023-106 от 13.01.2023, проект FSMG-2021-0005
Свинкин Н.А.
1, Кондратьев В.М.
1,2, Полозков Р.Г.
1,3, Большаков А.Д.
1,2,41Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
2Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия
3Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
4Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: nik-svinkin@mail.ru
Поступила в редакцию: 3 мая 2024 г.
В окончательной редакции: 24 июля 2024 г.
Принята к печати: 30 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 23 декабря 2024 г.
Выполнены теоретическое и экспериментальное исследования процессов взаимодействия поверхности кремниевых нитевидных с молекулами аммиака и хлороводорода в связи с возможностью создания газовых сенсоров, имеющих потенциал использования в здравоохранении. Представлены результаты DFT-моделирования, в рамках которого было установлено, что при адсорбции происходит перераспределение электронной плотности между молекулами адсорбата и поверхностью кристалла, что может быть причиной изменения сопротивления нитевидных нанокристаллов. Экспериментально показано наличие резистивного отклика кремниевых нитевидных нанокристаллов на изменение концентрации паров NH3 и HCl, что дает возможность для их качественного и количественного детектирования. Ключевые слова: кремниевые нитевидные нанокристаллы, газовая сенсорика, аммиак, соляная кислота, DFT.
- S. Oda, D. Ferry (ed.). Silicon nanoelectronics (Boca Raton, CRC Press, 2017)
- Y. Xu, X. Hu, S. Kundu, A. Nag, N. Afsarimanesh, S. Sapra, S.C. Mukhopadhyay, T. Han. Sensors, 19 (13), 2908 (2019)
- S. Joo, R.B. Brown. Chem. Rev., 108 (2), 638 (2008)
- M. Akbari-Saatlu, M. Procek, C. Mattsson, G. Thungstrom, H.-E. Nilsson, W. Xiong, B. Xu, Y. Li, H.H. Radamson. Nanomaterials, 10 (11), 2215 (2020)
- V.M. Kondratev, I.A. Morozov, E.A. Vyacheslavova, D.A. Kirilenko, A. Kuznetsov, S.A. Kadinskaya, S.S. Nalimova, V.A. Moshnikov, A.S. Gudovskikh, A.D. Bolshakov. ACS Appl. Nano Mater., 5 (7), 9940 (2022)
- V.M. Kondratev, E.A. Vyacheslavova, T. Shugabaev, D.A. Kirilenko, A. Kuznetsov, S.A. Kadinskaya, Z.V. Shomakhov, A.I. Baranov, S.S. Nalimova, V.A. Moshnikov, A.S. Gudovskikh, A.D. Bolshakov. ACS Appl. Nano Mater., 6 (13), 11513 (2023)
- S.S. Nalimova, V.M. Kondrat'ev. 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), 987-990 (2020)
- E.A. Levkevich, A.I. Maksimov, S.A. Kirillova, S.S. Nalimova, V.M. Kondrat'ev, A.A. Semenova. 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), 984-986 (2020)
- S.A. Kadinskaya, V.M. Kondratev, I.K. Kindyushov, A. Kuznetsov, K.N. Punegova. 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), 958-961 (2022)
- M.A. Anikina, P. Roy, S.A. Kadinskaya, A. Kuznetsov, V.M. Kondratev, A.D. Bolshakov. Nanomaterials, 13 (1), 56 (2022)
- A. Kuznetsov, P. Roy, D.V. Grudinin, V.M. Kondratev, S.A. Kadinskaya, A.A. Vorobyev, K.P. Kotlyar, E.V. Ubyivovk, V.V. Fedorov, G.E. Cirlin, I.S. Mukhin, A.V. Arsenin, V.S. Volkov, A.D. Bolshakov. Nanoscale, 15 (5), 2332 (2023)
- A. Kuznetsov, E. Moiseev, A.N. Abramov, N. Fominykh, V.A. Sharov, V.M. Kondratev, I.I. Shishkin, K.P. Kotlyar, D.A. Kirilenko, V.V. Fedorov, S.A. Kadinskaya, A.A. Vorobyev, I.S. Mukhin, A.V. Arsenin, V.S. Volkov, V. Kravtsov, A.D. Bolshakov. Small, 19 (28), 2301660 (2023)
- F. Neese. WIREs Comput. Mol. Sci., 2 (1), 73 (2012)
- F. Neese. WIREs Comput. Mol. Sci., 8 (1), e1327 (2017)
- G.A. Zhurko. Chemcraft --- graphical program for visualization of quantum chemistry computations (Ivanovo, Russia, 2005). https://chemcraftprog.com
- T. Lu, F. Chen. J. Mol. Graphics Model., 38, 314 (2012)
- T. Lu, F. Chen. J. Comput. Chem., 33 (5), 580 (2012)
- W. Humphrey, A. Dalke, K. Schulten. J. Mol. Graphics, 14 (1), 33 (1996)
- R.S. Mulliken. J. Chem. Phys., 23 (10), 1833 (1955)
- V.M. Kondratev, I.A. Morozov, E.A. Vyacheslavova, A.S. Gudovskikh, S.S. Nalimova, V.A. Moshnikov, A.D. Bolshakov. J. Phys.: Conf. Ser., 2015 (1), 012068 (2021).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.