Методом теории функционала плотности с использованием обобщённого градиентного приближения проведено теоретическое исследование электронных и физических свойств функционализированных гидроксильной (-OH) группой слоёв графена 5-7 типа Т1 (COH - L5-7-T 1) с типами присоединения -OH T1 и Т2 и слоя графена 3-12 (COH - L3-12) с единственным типом функционализации. В результате оптимизации слой на основе графена 3-12 с гексагональной минимальной элементарной ячейкой оказался неустойчивым. Два функционализированных слоя с моноклинной примитивной элементарной ячейкой на основе графена 5-7 структурного типа T1 являются устойчивыми с большими величинами длин углерод-углеродных связей и элементарных трансляций сравнительно с чистым графеновым слоем и слоем, функционализированным фтором. Из них тип присоединения -OH T1 обладает слоевой плотностью 1.61 мг/м2, а тип присоединения T2 1.67 мг/м2. В слоях 5-7 с адсорбированной -OH-группой тип T1 обладает энергией сублимации 18.20 эВ/(COH). Энергия сублимации типа T2, равная 18.72 эВ/(COH), больше энергии сублимации для одного из типов функционализированного -OH гексагонального графена, что свидетельствует о высокой термической стабильности. Ширина запрещённой зоны слоёв равна 3.74 и 3.95 эВ для типов T1 и T2 соответственно. Диапазон изменения ширины запрещённой зоны в сравнении с диапазоном для аналогичных слоёв 5-7 фторографена является более узким с меньшим верхним пределом и более высоким нижним пределом.
Идентификаторы и классификаторы
Графен является слоевой наноструктурой с макроскопическими размерами в двух измерениях. Благодаря двумерной структуре графен обладает рядом уникальных свойств, которые делают его перспективным материалом для электроники [1–5]. Однако практическая область применения графена ограничена его свойствами. Для расширения области практического использования необходимо иметь возможность изменять его свойства. Исследованные ранее материалы на основе графена, такие, как скрученный двуслойный графен (TBG) [6], пористый графен [7], графеновые ленты [8] и другие материалы, позволяют варьировать свойства однослойного листа графена.
Список литературы
1. Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V., et al. Electric field effect in atomically thin carbon films // Science. 2004. Vol. 306, no. 5696. P. 666-669. EDN: LIRVMP
2. Nair R. R., Blake P., Grigorenko A. N., et al. Fine structure constant defines visual transparency of graphene // Science. 2008. Vol. 320, no. 5881. P. 1308. EDN: YBPXYH
3. Castro Neto A. H., Guinea F., Peres N. M. R., et al. The electronic properties of graphene // Reviews of Modern Physics. 2009. Vol. 81. P. 109-162. EDN: MNBJDL
4. Faugeras C., Faugeras B., Orlita M., et al. Thermal conductivity of graphene in corbino membrane geometry // ACS Nano. 2010. Vol. 4. P. 1889-1892. EDN: ODRGEF
5. Cao K., Feng S., Han Y., et al. Elastic straining of free-standing monolayer graphene // Nature Communications. 2020. Vol. 11. P. 284. EDN: OTXSEZ
6. Lian B., Wang Z., Bernevig B. A. Twisted bilayer graphene: a phonon driven superconductor // Physical Review Letters. 2019. Vol. 122. P. 257002. EDN: WLBVCF
7. Yang J., Wang K., et al. Porous graphene: properties, preparation, and potential applications // Chinese Science Bulletin. 2012. Vol. 57, no. 23. P. 2948-2955. EDN: RJEKCH
8. Celis A., Nair M. N., Taleb-Ibrahimi A., et al. Graphene nanoribbons: fabrication, properties and devices // Journal of Physics D. Applied Physics. 2016. Vol. 49, no. 14. P. 143001. EDN: WPCYHJ
9. Elias D. C., Nair R. R., Mohiuddin T. M. G., et al. Control of graphene’s properties by reversible hydrogenation: evidence for graphane // Science. 2009. Vol. 323, no. 5914. P. 610-613. EDN: LLUVZB
10. Nair R. R., Ren W., Jalil R., et al. Fluorographene: a two-dimensional counterpart of teflon // Small. 2010. Vol. 6, no. 24. P. 2877-2884. EDN: NYRITN
11. Sahin H., Ciraci S., Belenkov. Chlorine adsorption on graphene: Chlorographene // The Journal of Physical Chemistry C. 2012. Vol. 116, no. 45. P. 24075-24083. EDN: RHZKPF
12. Rani P., Jindal V. K. Designing band gap of graphene by B and N dopant atoms // RSC Advances. 2013. Vol. 3. P. 802-812. EDN: RNSGEL
13. Kong L., Enders A., Rahman T. S. Molecular adsorption on graphene // Journal of Physics: Condensed Matter. 2014. Vol. 26, no. 44. P. 443001. EDN: UPHZEN
14. Benkov M. E., Chernov V. M., Belenkov E. A., et al. Structure and electronic properties of 5-7 graphene // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 447. P. 12005. EDN: YZHGQH
15. Беленков Е. А., Коченгин А. Е. Структура и электронные свойства кристаллов, состоящих из графеновых слоёв L6, L4-8, L3-12 и L4-6-12 // Физика твёрдого тела. 2015. Т. 57, № 10. С. 2071-2078. EDN: SINSTO
16. Duan Y., Stinespring C. D., Chorpening B. Electronic structures, bonding configurations, and band-gap-opening properties of graphene binding with lowconcentration fluorine // Chemistry Open. 2015. Vol. 4, no. 5. P. 642-650. EDN: VELVAR
17. Belenkov E. A., Shabiev F. K. Scroll structure of carbon nanotubes obtained by the hydrothermal synthesis // Letters on Materials. 2015. Vol. 5, no. 4. P. 459-462. EDN: VLAHKP
18. Chen D., Feng H. M., Li J. Graphene oxide: preparation, functionalization, and electrochemical applications // Chemical Reviews. 2012. Vol. 112, no. 11. P. 6027-6053. EDN: RHZJZB
19. Belenkov M. E., Chernov V. M., Belenkov E. A. Structure and electronic properties of polymorphic types of fluorographene // Челяб. физ.-мат. журн. 2018. Т. 3, вып. 2. C. 202-211. EDN: XRVAZF
20 Belenkov M. E., Chernov V. M., Belenkov E. A. New polymorphic varieties of fluorographene forming during fluorine functionalization of 4-8 graphene layers // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1410. P. 012012. EDN: PYSECT
21. Беленков М. Е., Чернов В. М. Кристаллическая и электронная структура 3-12 графена, функционализированного фтором // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2019. Т. 11. С. 406-413. EDN: TNAJPB
22. Беленков М. Е., Чернов В. М. Ab initio расчёты кристаллической и электронной структуры полиморфов 5-7 фторографена // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2020. Т. 12. С. 326-337. EDN: VPKBKB
23. Banhart F., Kotakoski J., Krasheninnikov A. V. Structural defects in graphene // ACS Nano. 2011. Vol. 5. P. 26-41. EDN: OLQXAP
24. Huang P., Ruiz-Vargas C., van der Zande A., et al. Grains and grain boundaries in single-layer graphene atomic patchwork quilts // Nature. 2011. Vol. 469. P. 389-392.
25. Giannozzi P., Andreussi O., Brumme T., et al. Advanced capabilities for materials modelling with Quantum ESPRESSO // Journal of Physics: Condensed Matter. 2017. Vol. 29, no. 46. P. 465901. EDN: VDSPOH
26. Беленков М. Е., Чернов В. М. Моделирование полиморфных разновидностей гексагонального графена, функционализированного гидроскильными группами // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2021. Т. 14. С. 541-551. EDN: WCNNKJ
Выпуск
Другие статьи выпуска
Рассматривается параметрическая модель манипулятора, полученная из динамики твёрдого тела с использованием аналитического метода. Применяются метод Денавита Хартенберга для создания рабочей зоны манипулятора, метод Левенберга Марквардта для нахождения требуемых положений сочленений для достижения целевых точек, метод кубических полиномов для построения траектории между двумя точками и метод Ньютона Эйлера для нахождения требуемого крутящего момента, для получения желаемой траектории. Полученные наборы данных подтверждены результатами моделирования кинематического и динамического моделирования тестируемого манипулятора.
В последние несколько лет обучение обратных динамических моделей манипуляторов по данным показало значительные успехи и стало прогрессивно развивающейся темой динамического моделирования манипуляторов. В этой статье мы представили эффективную методологию сбора данных для обучения модели обратной динамики. Метод основан на параметрической физической модели манипулятора, полученной из динамики твёрдого тела с использованием аналитического метода. Наша методология состоит из метода Денавита Хартенберга для создания рабочей зоны манипулятора. Полученные наборы данных подтверждены результатами кинематического и динамического моделирования тестируемого манипулятора.
На основе континуальной модели высокоскоростного соударения пластин построен набор обучающих данных, по которым искусственная нейронная сеть обучена определять профиль скорости тыльной поверхности пластины-мишени исходя из параметров удара и параметров модели материала. Обученная нейронная сеть была использована в качестве быстрого эмулятора процесса высокоскоростного соударения пластин. Применение байесовского подхода калибровки модели позволило решить обратную задачу определения параметров модели материала по профилю скорости тыльной поверхности.
Исследована структура магнитных неоднородностей в ферромагнетиках, локализованных на 3D-дефектах. Рассмотрен случай магнитного дефекта, приводящего к сферически симметричной неоднородности константы магнитной анизотропии. Предложена возможная структура локализованных на дефекте магнитных неоднородностей типа 0-градусной доменной границы. Найден вид сферически симметричного дефекта, на котором возможна генерация устойчивых магнитных неоднородностей такого вида. Вычислена энергия 0-градусной доменной границы и рассмотрены условия для её зарождения.
Представлены результаты исследования колебаний нелинейного механического осциллятора с упругими соударениями акустическим и электрическим методами. Показано, что за один период действия вынуждающей силы возможны множественные соударения осциллятора с образцом. Общая картина нелинейных колебаний формируется в результате наложения колебаний осциллятора и возникающих при ударах упругих волн в образце.
Впервые в просвечивающем электронном микроскопе при нагреве и охлаждении продемонстрирован обратимый эффект памяти формы в композитных аморфнокристаллических образцах Ti2NiCu при одновременном наблюдении эволюции структуры мартенситных двойников и изменения формы. Исследования проведены на очень тонких образцах клиновидной формы с переменной толщиной от 200 до 20 нм, изготовленных в виде композитного биметаллического наноактюатора c использованием оригинальной методики локального травления и полировки на установке с фокусируемым ионным пучком.
Проведено микромагнитное моделирование при помощи пакета MuMax3 возможности переключения намагниченности в эллипсоидальных наночастицах никеля при прохождении через них коротких акустических импульсов. Оценено влияние размеров частиц на их внутреннюю магнитную структуру. Найден критический размер частиц, при котором теряется их однодоменность. Проведён анализ магнитоупругих диаграмм переключения намагниченности наночастиц с размерами до и после превышения порога их абсолютной однодоменности.
Two-dimensional waveguides coupled through small windows are considered. First terms of the asymptotic expansion of resonances are obtained and studied for the case when the distance between the windows decreases. Method of matching of the asymptotic expansions of solutions of boundary value problems is used.
Let p be an odd prime number. In this paper, among other results, we establish some congruences involving inverse of binomial coefficients. These congruences are mainly determined modulo p, p2, p3 and p4 in the p-integers ring in terms of Fermat quotients, harmonic numbers and Bernoulli numbers in a simple way. Furthermore, we extend an interesting theorem of E. Lehmer to the class of inverse binomial coefficients.
The main purpose of this paper is to revisit the recently analyzed class of multidimensional Stepanov almost periodic functions. We introduce and study several new classes of Stepanov-like almost periodic functions in the mixed Lebesgue spaces. We also provide a new application of multi-dimensional Stepanov almost periodic functions to the abstract nonautonomous differential equations of first order, provided that all components of the exponent p_ ∈ [1, ∞)n are equal.
Исследуется задача равновесия пластины под действием внешних сил. Предполагается, что пластина содержит плоское жёсткое включение. Вдоль части жёсткого включения расположена сквозная трещина. На трещине задаются нелинейные краевые условия типа неравенств, которые описывают взаимное непроникание берегов трещины. Задача ставится в виде вариационного неравенства. В предположении достаточной гладкости решения предложена дифференциальная постановка задачи. Обоснована эквивалентность двух постановок: дифференциальной и вариационной. Также рассмотрена контактная задача для упругой пластины с плоским жёстким включением. Приведены дифференциальная и вариационная формулировки задачи, доказаны существование и единственность решения задачи.
Показана корректная разрешимость задач без начальных условий для дробностепенных операторных сумм. Решения задач без начальных условий Я. Б. Зельдович и Г. И. Баренблатт трактуют как промежуточные асимптотики для задач с начальными условиями. На важность таких задач эти авторы указывают в связи с расширением понятия <строгого детерминизма> в статистической физике и квантовой механике и ставят вопрос об изучении свойств явлений, не зависящих от деталей в начальных условиях, проявляющихся при истечении достаточного времени. В данной работе также приводится пример промежуточной асимптотики для уравнения с дробной производной.
Рассматриваются линейные функциональные уравнения на простых гладких кривых с функцией сдвига бесконечного порядка с неподвижными точками на концах кривой. Цель статьи исследовать множества решений таких уравнений в гёльдеровских классах функций Hµ, 0 < µ 1, и в классах первообразных от функций из классов Lp, p > 1, с коэффициентами и правыми частями из этих же классов, и поведение решений в окрестности неподвижных точек. Метод исследования использует критерий Ф. Рисса принадлежности функции к классу первообразных от функций из классов Lp, p > 1. Для классов решений получены оценки параметров µ и p, зависящие от параметров классов коэффициентов и правых частей исследуемых уравнений и свойств функции сдвига в окрестности неподвижной точки.
Издательство
- Издательство
- ЧЕЛГУ
- Регион
- Россия, Челябинск
- Почтовый адрес
- 454001, Челябинская обл., г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д.129
- Юр. адрес
- 454001, Челябинская обл, г Челябинск, Калининский р-н, ул Братьев Кашириных, д 129
- ФИО
- Таскаев Сергей Валерьевич (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@csu.ru
- Контактный телефон
- +7 (351) 7419767
- Сайт
- https://www.csu.ru/