Устойчивость плоских щелей в многослойном кристалле графита
РНФ, Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня, 25-73-20038
Савин А.В.
1,2, Клинов А.П.
11Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва, Россия
2Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, Москва, Россия

Email: asavin@chph.ras.ru, aklinov@chph.ras.ru
Поступила в редакцию: 28 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 8 ноября 2025 г.
Принята к печати: 17 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 21 декабря 2025 г.
С использованием двухмерной крупнозернистой цепной модели проведено моделирование плоских щелей в многослойных кристаллах графита. Показано, что при покрытии многослойным графеном линейной полости на плоской поверхности кристалла графита открытая (незаполненная щель) может образовываться только при ширине полости, не превышающей предельного значения Lo (при ширине L>Lo образуется только закрытое состояние щели, с пространством полости, заполненным покрывающим графеном). Предельное значение ширины открытой щели Lo монотонно увеличивается с ростом количества листов графена K в покрывающем слое. Для однослойной полости существует конечное предельное значение ее ширины Lo<3 nm, а для двух- и трехслойных полостей максимальная ширина открытой щели с увеличением K бесконечно растет как степенная функция Kα с показателем 0<α<1. Внутри кристалла двух- и трехслойные щели при любой ширине могут иметь устойчивые открытые состояния. Для щели с шириной L>7.6 nm также возможно стационарное закрытое состояние, в котором ее нижняя и верхняя поверхности примыкают друг к другу. Моделирование тепловых колебаний показало, что открытые состояния двухслойных щелей ширины L<15 nm всегда устойчивы к тепловым колебаниям, а более широкие щели при T>400 K переходят из открытого состояния в закрытое. Открытые состояния трехслойных щелей всегда устойчивы к тепловым колебаниям. Ключевые слова: графен, графит, плоские щели, молекулярная динамика, крупнозернистая модель.
- R.B. Schoch, J. Han, P. Renaud. Rev. Mod. Phys. 80, 839 (2008)
- S. Howorka, Z. Siwy. Chem. Soc. Rev., 38, 2360-2384 (2009)
- A. Geim, I. Grigorieva. Nature 499, 419-425 (2013)
- K.S. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, T.J. Booth, V.V. Khotkevich, S.V. Morozov, A.K. Geim. PNAS 102, 3), 10451-10453 (2005)
- B. Radha, A. Esfandiar, F.C. Wang, A.P. Rooney, K. Gopinadhan, A. Keerthi, A. Mishchenko, A. Janardanan, P. Blake, L. Fumagalli, M. Lozada-Hidalgo, S. Garaj, S.J. Haigh, I.V. Grigorieva, H.A. Wu, A.K. Geim. Nature 538, 222-225 (2016)
- A.K. Geim. Nano Letters 21, 15, 6356-6358 (2021). DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02591
- K. Gopinadhan, S. Hu, A. Esfandiar, M. Lozada-Hidalgo, F.C. Wang, Q. Yang, A.V. Tyurnina, A. Keerthi, B. Radha, A.K. Geim. Science 363 (6423), 145-148 (2019)
- A. Keerthi, S. Goutham, Y. You, P. Iamprasertkun, R.A.W. Dryfe, A.K. Geim, B. Radha. Nature Commun. 12, 1, 3092 (2021)
- N. Ronceray, M. Spina, V.H.Y. Chou, C.T. Lim, A.K. Geim, S. Garaj. Nat Commun 15, 185 (2024)
- V. Sorkin, Y.-W. Zhang. J. Mol. Model. 17, 2825-2830 (2011). DOI: 10.1007/s00894-011-0972-0
- A. Smith, S. Vaziri, F. Niklaus, A. Fischer, M. Sterner, A. Delin, M. Oastling, M. Lemme. Solid-State Electron. 88, 89-94 (2013)
- M. Sanaeepur, A. Abedi, M.J. Sharifi. IEEE Trans. Electron Devices 64, 1300-1304 (2017)
- S. Ahn, J. Jung, S. Choi, M. Son, Y. Hong, J.-C. Park. Sci. Rep. 7, 12604 (2017)
- H. Ling, J.B. Khurgin, A.R. Davoyan. Nano Letters 22, 15, 6254-6261 (2022)
- J. Ma, K. Guan, Y. Jiang, Y. Cao, S. Hu. Nano Research 16 (3), 4119-4129 (2023)
- E. Han, J. Yu, E. Annevelink, J. Son, D. A. Kang, K. Watanabe, T. Taniguchi, E. Ertekin, P.Y. Huang, A.M. van der Zande. Nature Mater. 19, 305-309 (2020)
- A.V. Savin, S.V. Dmitriev. Cavities in multilayer homo- and heterostructures. Physica E 151, 115735 (2023)
- A.V. Savin, E.A. Korznikova, S.V. Dmitriev. Phys. Rev. B 92, 035412 (2015)
- А.В. Савин, Е.А. Корзникова, С.В. Дмитриев. Физика твердого тела, 57, 11, 2278-2285 (2015)
- A.V. Savin, E.A. Korznikova, S.V. Dmitriev. Phys. Rev. B 99, 235411 (2019)
- R. Fletcher, C. Reeves. Comput. J. 7, 2, 149-154, (1964)
- D.F. Shanno, K.H. Phua. ACM Trans. Math. Softw. (TOMS) 2, 1, 87-94 (1976)
- W. Ouyang, D. Mandelli, M. Urbakh, O. Hod. Nanoserpents: Nano Lett. 18, 9, 6009-6016 (2018)
- R. Setton. Carbon 34, 69 (1996)
- A.N. Kolmogorov, V.H. Crespi. Phys. Rev. B 71, 235415 (2005)
- T. Maaravi, I. Leven, I. Azuri, L. Kronik, O. Hod. J. Phys Chem C. 121, 22826-22835 (2017)
- L. Verlet. Phys. Rev. 159, 98 (1967)
- A.V. Savin, Yu.S. Kivshar, B. Hu. Phys. Rev. B 82, 195423 (2010)
- А.В. Савин, О.И. Савина. Физика твердого тела, 61, 11, 2257-2263 (2019)
- D.W. Brenner, O.A. Shenderova, J.A. Harrison, S.J. Stuart, S.B. Sinnott. J. Phys.: Condens. Matter 14 783 (2002)
- S. Plimpton. J. Comput. Phys. 117, 1, 1-19 (1995)
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.