Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2016, выпуск 6 » Статья стр. 1236
<<<>>>
Симметричные рулонные упаковки многослойных углеродных нанолент
Савин А.В.1, Корзникова Е.А.2, Лобзенко И.П.2, Баимова Ю.А.2,3, Дмитриев С.В.2,4
1Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва, Россия
2Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, Уфа, Россия
3Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
4Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия
Email: asavin@center.chph.ras.ru
Поступила в редакцию: 28 октября 2015 г.
Выставление онлайн: 20 мая 2016 г.
PDF версия
-1 Рулонные упаковки однослойного и многослойного графена могут использоваться для создания суперконденсаторов, нанонасосов, нанофильтров и других наноустройств. Полноатомное моделирование графеновых рулонов ограничено рассмотрением относительно небольших систем на малых отрезках времени. Для преодоления этих трудностей была предложена двухмерная цепная модель, позволяющая эффективно рассчитывать статические и динамические характеристики рулонов нанолент, учитывая продольную и изгибную жесткости нанолент. Модель распространена на случай рулонов из многослойного графена. Найдены возможные стационарные состояния симметричных рулонов многослойных углеродных нанолент, скрученных так, что все наноленты в рулоне оказываются эквивалентными. Получены зависимости числа витков, внутреннего и внешнего радиусов, частот низкочастотных собственных колебаний рулонных упаковок от длины нанолент L. Показано, что наименьшая частота собственных колебаний симметричного рулона уменьшается с длиной нанолент пропорционально L-1. Слишком коротким нанолентам энергетически невыгодно сворачиваться в рулон и для них основным состоянием является стопка плоских нанолент. С ростом числа слоев k возрастает необходимая длина нанолент L для создания симметричных рулонов. При достаточно малом числе слоев k и достаточно большой длине нанолент L рулонная упаковка имеет наименьшую энергию по сравнению со стопкой плоских нанолент и складчатыми структурами. Результаты могут использоваться для разработки наноматериалов и наноустройств на основе рулонных упаковок графена. А.В. Савин и И.П. Лобзенко благодарят за финансовую поддержку Российский научный фонд (грант 14-13-00982). Е.А. Корзникова благодарит Президента РФ за поддержку (грант для молодых ученых MK-5283.2015.2). Ю.А. Баимова благодарит за финансовую поддержку Президента РФ (стипендия молодым ученым и аспирантам СП-4037.2015.1). С.В. Дмитриев благодарит The Tomsk State University Academic D.I. Mendeleev Fund Program, 2014-2015. Расчеты произведены на суперкомпьютере Межведомственного cуперкомпьютерного центра РАН.
  1. K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov. Science 306, 666 (2004)
  2. A.K. Geim, K.S. Novoselov, Nature Mater. 6, 183 (2007)
  3. C. Soldano, A. Mahmood, E. Dujardin. Carbon 48, 2127 (2010)
  4. J.A. Baimova, B. Liu, S.V. Dmitriev, K. Zhou. Phys. Status Solidi R 8, 336 (2014)
  5. J.A. Baimova, B. Liu, S.V. Dmitriev, N. Srikanth, K. Zhou. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 19 505 (2014)
  6. J.A. Baimova, E.A. Korznikova, S.V. Dmitriev, B. Liu, K. Zhou. Rev. Adv. Mater. Sci. 39, 69 (2014)
  7. A.V. Orlov, I.A. Ovid'ko. Rev. Adv. Mater. Sci. 40, 249 (2015)
  8. Z. Xu, M.J. Buehler. ACS Nano 4, 3869 (2010)
  9. W. Li, X. Zheng, B. Liu, X. Sun, T. Wang, J. Zhang, Y. Yan. Carbon 89, 272 (2015)
  10. W. Bollmann, J. Spreadborough. Nature 186, 29 (1960)
  11. S. Zhu, T. Li. J. Phys. D 46, 075 301 (2013)
  12. G. Cheng, I. Calizo, X. Liang, B.A. Sperling, A.C. Johnston-Peck, W. Li, J.E. Maslar, C.A. Richtera, A.R.H. Walker. Carbon 76, 257 (2014)
  13. H.Q. Zhou, C.Y. Qiu, H.C. Yang, F. Yu, M.J. Chen, L.J. Hu, Y.J. Guo, L.F. Sun. Chem. Phys. Lett. 501, 475 (2011)
  14. X. Chen, R.A. Boulos, J.F. Dobson, C.L. Raston. Nanoscale. 5, 498 (2013)
  15. M.V. Savoskin, V.N. Mochalin, A.P. Yaroshenko, N.I. Lazareva, T.E. Konstantinova, I.V. Barsukov, I.G. Prokofiev. Carbon 45, 2797 (2007)
  16. X. Xie, L. Ju, X. Feng, Y. Sun, R. Zhou, K. Liu, S. Fan, Q. Li, K. Jiang. Nano Lett. 9, 2565 (2009)
  17. A.L. Chuvilin, V.L. Kuznetsov, A.N. Obraztsov. Carbon 47, 3099 (2009)
  18. H. Pan, Y. Feng, J. Lin. Phys. Rev. B 72, 085 415 (2005)
  19. R. Rurali, V.R. Coluci, D.S. Galvao. Phys. Rev. B 74, 085 414 (2006)
  20. Y. Chen, J. Lu, Z. Gao. J. Phys. Chem. C 111, 1625 (2007)
  21. X. Shi, N.M. Pugno, Y. Cheng, H. Gao. J. Appl. Phys. 95, 163 113 (2009)
  22. B.V.C. Martins, D.S. Galvao. Nanotechnology 21, 075 710 (2010)
  23. S. Huang, B. Wang, M. Feng, X. Xu, X. Cao, Y. Wang. Surf. Sci. 634, 3 (2015)
  24. E. Perim, R. Paupitz, D.S. Galvao. J. Appl. Phys. 113, 054 306 (2013)
  25. Y. Wang, H.F. Zhan, C. Yang, Y. Xiang, Y.Y. Zhang. Comp. Mater. Sci. 96 300 (2015)
  26. X. Shi, Y. Cheng, N.M. Pugno, H. Gao. J. Appl. Phys. 96, 053 115 (2010)
  27. Z. Zhang, T. Li. Appl. Phys. Lett. 97, 081 909 (2010)
  28. L. Chu, Q. Xue, T. Zhang, C. Ling. J. Phys. Chem. C 115, 15 217 (2011)
  29. N. Patra, Y. Song, P. Kral. ACS Nano 5, 1798 (2011)
  30. H.Y. Song, S.F. Geng, M.R. An, X.W. Zha. J. Appl. Phys. 113, 164 305 (2013)
  31. Q. Yin, X. Shi. ???
  32. L.J. Yi, Y.Y. Zhang, C.M. Wang, T.C. Chang. J. Appl. Phys. 115, 204 307 (2014). Nanoscale 5, 5450 (2013)
  33. Z. Zhang, Y. Huang, T. Li. J. Appl. Phys. 112, 063 515 (2012)
  34. X. Shi, N.M. Pugno, H. Gao. Acta Mech. Solida Sin. 23, 484 (2010)
  35. X. Shi, N.M. Pugno, H. Gao. Int. J. Fract. 171, 163 (2011)
  36. V.R. Coluci, S.F. Braga, R.H. Baughman, D.S. Galvao. Phys. Rev. B 75, 125 404 (2007)
  37. S.F. Braga, V.R. Coluci, R.H. Baughman, D.S. Galvao. Chem. Phys. Lett. 441, 78 (2007)
  38. X. Shi, Y. Cheng, N.M. Pugno, H. Gao. Small 6, 739 (2010)
  39. X. Shi, Q. Yin, N.M. Pugno, H. Gao. J. Appl. Mech. 81, 1014 (2013)
  40. F. Zeng, Y. Kuang, G. Liu, R. Liu, Z. Huang, C. Fu, H. Zhou. Nanoscale 4, 3997 (2012)
  41. Y. Pan, F. Zeng, Z. Huang, H. Zhou, Y. Kuang. Electrochimica Acta 172, 71 (2015)
  42. P.-H. Tan, J.-B. Wu, W.-P. Han, W.-J. Zhao, X. Zhang. Phys. Rev. B 89, 235 404 (2014)
  43. A.V. Savin, Y.S. Kivshar, B. Hu. Phys. Rev. B 82, 195 422 (2010)
  44. A.V. Savin, Yu.S. Kivshar. Europhys. Lett. 82, 66 002 (2008)
  45. A.V. Savin, Y.S. Kivshar, B. Hu. Europhys. Lett. 88, 26 004 (2009)
  46. A.V. Savin, B. Hu, Y.S. Kivshar. Phys. Rev. B 80, 195 423 (2009)
  47. A.V. Savin, Y.S. Kivshar. Appl. Phys. Lett. 94, 111 903 (2009)
  48. A.V. Savin, Y.S. Kivshar. Europhys. Lett. 89, 46 001 (2010)
  49. A.V. Savin, Y.S. Kivshar. Phys. Rev. B 81, 165 418 (2010)
  50. E.A. Korznikova, A.V. Savin, Y.A. Baimova, S.V. Dmitriev, R.R. Mulyukov. JETP Lett. 96, 222 (2012)
  51. E.A. Korznikova, J.A. Baimova, S.V. Dmitriev. Europhys. Lett. 102, 60 004 (2013)
  52. J.A. Baimova, S.V. Dmitriev, K. Zhou. Europhys. Lett. 100, 36 005 (2012)
  53. J.A. Baimova, S.V. Dmitriev, K. Zhou, A.V. Savin. Phys. Rev. B 86, 035 427 (2012)
  54. S.V. Dmitriev, Y.A. Baimova, A.V. Savin, Y.S. Kivshar'. JETP Lett. 93, 571 (2011)
  55. Y.A. Baimova, S.V. Dmitriev, A.V. Savin, Y.S. Kivshar'. Phys. Solid State 54, 866 (2012)
  56. E.A. Korznikova, S.V. Dmitriev. J. Phys. D 47, 345 307 (2014)
  57. A.V. Savin, E.A. Korznikova, S.V. Dmitriev. Phys. Rev. B 92, 035 412 (2015)
  58. А.В. Савин, Е.А. Корзникова, С.В. Дмитриев. ФТТ 57, 2278 (2015).

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.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme