Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2022, выпуск 5 » Статья стр. 578
<<<>>>
Графен/нанотрубные квази-1D-структуры в сильных электрических полях
DOI: 10.21883/FTT.2022.05.52340.264
Российский научный фонд, 21-19-00226
Глухова О.Е. 1, Слепченков М.М. 1
1Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
Email: glukhovaoe@info.sgu.ru
Поступила в редакцию: 26 декабря 2021 г.
В окончательной редакции: 21 января 2022 г.
Принята к печати: 21 января 2022 г.
Выставление онлайн: 21 февраля 2022 г.
PDF версия
Проведены in silico исследования поведения графен/нанотрубных квази-одномерных структур (1D) с ковалентными связями между графеном и нанотрубкой в сильных электрических полях с напряженностью 107-108 V/cm. Исследованы атомное строение, зонная структура, функция пропускания электронов, электропроводность и закономерности изменения электронной структуры в сильных полях. Обнаружено, что в отличие от нанотрубки и графена функция пропускания электронов квази-1D-структур имеет пик интенсивности на уровне Ферми. В результате квантового молекулярно-динамического моделирования установлены закономерности деформации атомного каркаса и его разрушения под действием пондеромоторной силы электрического поля. Установлено критическое значение напряженности, при котором электрическое поле отрывает графен от трубки. Оно составляет ~ 2· 108 V/cm. Дальнейшее увеличение напряженности электрического поля приводит к отрыву графена от трубки с ее одновременным разрушением. Ключевые слова: графен/нанотрубные структуры, электропроводность, пондеромоторная сила, сильные электрические поля.
  1. A.K. Geim, K.S. Novoselov. Nature Mater. 6, 183 (2007)
  2. V. Georgakilas, J.A. Perman, J. Tucek, R. Zboril. Chem. Rev. 115, 11, 4744 (2015)
  3. M.F.L. De Volder, S.H. Tawfick, R.H. Baughman, A.J. Hart. Science 339, 6119, 535 (2013)
  4. V.T. Dang, D.C. Nguyen, T.T. Cao, P.H. Le, D.L. Tran, N.M. Phan, V.C. Nguyen. Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 7, 3, 033002 (2016)
  5. Y. Li, Q. Ai, L. Mao, J. Guo, T. Gong, Y. Lin, G. Wu, W. Huang, X. Zhang. Sci. Rep. 11, 21006 (2021)
  6. R. Ghosh, T. Maruyama, H. Kondo, K. Kimoto, T. Nagai, S. Iijima. Chem. Commun. 51, 43, 8974 (2015)
  7. E. Shi, H. Li, L. Yang, J. Hou, Y. Li, L. Li, A. Cao, Y. Fang. Adv. Mater. 27, 4, 682 (2015)
  8. Л.А. Чернозатонский, П.Б. Сорокин, А.А. Артюх. Успехи химии 83, 3, 251 (2014)
  9. A.L. Gorkina, A.P. Tsapenko, E.P. Gilshteyn, T.S. Koltsova, T.V. Larionova, A. Talyzin, A.S. Anisimov, I.V. Anoshkin, E.I. Kauppinen, O.V. Tolochko, A.G. Nasibulin. Carbon 100, 501 (2016)
  10. W. Du, Z. Ahmed, Q. Wang, C. Yu, Z. Feng, G. Li, M. Zhang, C. Zhou, R. Senegor, C.Y. Yang. 2D Mater. 6, 4, 042005 (2019)
  11. G.K. Dimitrakakis, E. Tylianakis, G.E. Froudakis. Nano Lett. 8, 10, 3166 (2008)
  12. W. Wang, M. Ozkan, C.S. Ozkan. J. Mater. Chem. A 4, 9, 3356 (2016)
  13. M.Q. Zhao, X.F. Liu, Q. Zhang, G.L. Tian, J.Q. Huang, W. Zhu, F. Wei. ACS Nano 6, 12, 10759 (2012)
  14. Y. Zhu, L. Li, C. Zhang, G. Casillas, Z. Sun, Z. Yan, G. Ruan, Z. Peng, A.R.O. Raji, C. Kittrell, R.H. Hauge, J.M. Tour. Nature Commun. 3, 1225 (2012)
  15. F. Du, D. Yu, L. Dai, S. Ganguli, V. Varshney, A.K. Roy. Chem. Mater. 23, 21, 4810 (2011)
  16. A. Hassani, M.T.H. Mosavian, A. Ahmadpour, N. Farhadian. J. Chem. Phys. 142, 23, 234704 (2015)
  17. I.N. Kholmanov, C.W. Magnuson, R. Piner, J.Y. Kim, A.E. Aliev, C. Tan, T.Y. Kim, A.A. Zakhidov, G. Sberveglieri, R.H. Baughman, R.S. Ruoff. Adv. Mater. 27, 19, 3053 (2015)
  18. F. Tristan-Lopez, A. Morelos-Gomez, S.M. Vega-Di az, M.L. Garci a-Betancourt, N. Perea-Lopez, A.L. Eli as, H. Muramatsu, R. Cruz-Silva, S. Tsuruoka, Y.A. Kim, T. Hayahsi, K. Kaneko, M. Endo, M. Terrones. ACS Nano 7, 12, 10788 (2013)
  19. S.H. Kim, W. Song, M.W. Jung, M.A. Kang, K. Kim, S.J. Chang, S.S. Lee, J. Lim, J. Hwang, S. Myung, K.S. An. Adv. Mater. 26, 25, 4247 (2014)
  20. X. Gan, R. Lv, J. Bai, Z. Zhang, J. Wei, Z.H. Huang, H. Zhu, F. Kang, M. Terrones. 2D Mater. 2, 3, 034003 (2015)
  21. Z. Yan, Z. Peng, G. Casillas, J. Lin, C. Xiang, H. Zhou, Y. Yang, G. Ruan, A.R. Raji, E.L. Samuel, R.H. Hauge, M.J. Yacaman, J.M. Tour. ACS Nano 8, 5, 5061 (2014)
  22. Z. Chen, T. Lv, Y. Yao, H. Li, N. Li, Y. Yang, K. Liu, G. Qian, X. Wang, T. Chen. J. Mater. Chem. A 7, 43, 24792 (2019)
  23. X. Yang, D. Yu, B. Cao, A.C. To. ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 1, 29 (2017)
  24. K. Duan, L. Li, Y. Hu, X. Wang. Sci. Rep. 7, 14012 (2017).
  25. A. Pedrielli, S. Taioli, G. Garberoglio, N.M. Pugno. Micropor. Mesopor. Mater. 257, 222 (2018)
  26. J. Chen, J.H. Walther, P. Koumoutsakos. Nanotechnology 27, 465705 (2016)
  27. Y. Liu, Y. Liu, S. Qin, Y. Xu, R. Zhang, F. Wang. Nano Res. 10, 6, 1880 (2016)
  28. B. Cai, H. Yin, T. Huo, J. Ma, Z. Di, M. Li, N. Hu, Z. Yang, Y. Zhang, Y. Su. J. Mater. Chem. C 8, 10, 3386 (2020)
  29. B. Liu, M. Alamri, M. Walsh, J.L. Doolin, C.L. Berrie, J.Z. Wu. ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 47, 53115 (2020)
  30. H. Kim, J. Kim, H.S. Jeong, H. Kim, H. Lee, J.M. Ha, S.M. Choi, T.H. Kim, Y.C. Nah, T.J. Shin, J. Bang, S.K. Satijag, J. Koo. Chem. Commun. 54, 41, 5229 (2018)
  31. Q. Cheng, J. Tang, J. Ma, H. Zhang, N. Shinyaa, L.-C. Qinc. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 39, 17615 (2011)
  32. R.T. Lv, E. Cruz-Silva, M. Terrones. ACS Nano 2014, 8, 5, 4061
  33. X.L. Li, J.W. Sha, S.K. Lee, Y.L. Li, Y.S. Ji, Y.J. Zhao, J.M. Tour. ACS Nano 10, 8, 7307 (2016).
  34. L. Cai, X. Xue, M. Liu, H. Li, X. Zhou, G. Yu. APL Materials 9, 4, 041110 (2021)
  35. Е.Ф. Шека, Л.А. Чернозатонский, А.А. Артюх. Письма в ЖЭТФ 89, 7, 412 (2009)
  36. L.A. Chernozatonskii, P.B. Sorokin. ECS Trans. 19, 13, 35 (2009)
  37. E.F. Sheka, L.A. Chernozatonskii. J. Comput. Theor. Nanosci. 7, 9, 1814 (2010)
  38. A.A. Artyukh, L.A. Chernozatonskii, P.B. Sorokin. Phys. Status Solidi B 247, 11-12, 2927 (2010)
  39. V.V. Ivanovskaya, A. Zobelli, P. Wagner, M.I. Heggie, P.R. Briddon, M.J. Rayson, C.P. Ewels. Phys. Rev. Lett. 107, 6, 065502 (2011)
  40. M.A. Akhukov, S. Yuan, A. Fasolino, M.I. Katsnelson. New J. Phys. 14, 123012 (2012)
  41. O.E. Glukhova, I.S. Nefedov, A.S. Shalin, М.М. Slepchenkov. Beilstein J. Nanotechnol. 9, 1321 (2018)
  42. J. Gonga, P. Yang. RSC Adv. 4, 38, 19622 (2014)
  43. T. Matsumoto, S. Saito. J. Phys. Soc. Jpn. 71, 2765 (2002)
  44. Y. Mao, J. Zhong. New J. Phys. 11, 093002 (2009)
  45. F.D. Novaes, R. Rurali, P. Ordejon. ACS Nano 4, 12, 7596 (2010)
  46. J. Chen, J.H. Walther, P. Koumoutsakos Adv. Funct. Mater. 25, 7539 (2015)
  47. V. Varshney, S.S. Patnaik, A.K. Roy, G. Froudakis, B.L. Farmer. ACS Nano 4, 2, 1153 (2010)
  48. Z. Zhang, A. Kutana, A. Roy, B.I. Yakobson. J. Phys. Chem. C 121, 2, 1257 (2017)
  49. D.D. Nguyen, R.N. Tiwari, Y. Matsuoka, G. Hashimoto, E. Rokuta, Y. Chen, Y.L. Chueh, M. Yoshimura. ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 12, 9071 (2014)
  50. M. Song, P. Xu, Y. Song, X. Wang, Z. Li, X. Shang, H. Wu, P. Zhao, M. Wang. AIP Adv. 5, 9, 097130 (2015)
  51. S. Riyajuddin, S. Kumar, K. Soni, S.P. Gaur, D. Badhwar, K. Ghosh. Nanotechnology 30, 38, 385702 (2019)
  52. A.T.T. Koh, T. Chen, L. Pan, Z. Sun, D.H.C. Chua. J. Appl. Phys. 113, 17, 174909 (2013)
  53. L. Chen, H. He, H. Yu, Y. Cao, D. Lei, Q. Menggen, C. Wu, L. Hu. J. Alloys Compd. 610, 659 (2014)
  54. X. Hong, W. Shi, H. Zheng, D. Liang. Vacuum 169, 108917 (2019)
  55. A.Y. Gerasimenko, A.V. Kuksin, Y.P. Shaman, E.P. Kitsyuk, Y.O. Fedorova, A.V. Sysa, A.A. Pavlov, O.E. Glukhova. Nanomaterials 11, 8, 1875 (2021)
  56. B. Hourahine, B. Aradi, V. Blum, F. Bonafe, A. Buccheri, C. Camacho, C. Cevallos, M.Y. Deshaye, T. Dumitricv a, A. Dominguez, S. Ehlert, M. Elstner, T. van der Heide, J. Hermann, S. Irle, J.J. Kranz, C. Kohler, T. Kowalczyk, T. Kubav r, I.S. Lee, V. Lutsker, R.J. Maurer, S.K. Min, I. Mitchell, C. Negre, T.A. Niehaus, A.M.N. Niklasson, A.J. Page, A. Pecchia, G. Penazzi, M.P. Persson, J. v Rezav c, C.G. Sanchez, M. Sternberg, M. Stohr, F. Stuckenberg, A. Tkatchenko, V.W.Z. Yu, T. Frauenheim. J. Chem. Phys. 152, 12, 124101 (2020)
  57. H.J. Monkhorst, J.D. Pack. Phys. Rev. B 13, 12, 5188 (1976)
  58. A.K. Rappe, C.J. Casewit, K.S. Colwell, W.A. Goddard III, W.M. Skiff. J. Am. Chem. Soc. 114, 25, 10024 (1992)
  59. S. Datta. Quantum Transport: Atom to Transistor. Cambridge University Press, N. Y. (2005). 432 p
  60. B. Aradi, A.M.N. Niklasson, T. Frauenheim. J. Chem. Theory Comput. 11, 7, 3357 (2015)
  61. R. Car, M. Parrinello. Phys. Rev. Lett. 55, 22, 2471 (1985).

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

© 2022 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme