100 лет кафедры физической химии100 лет кафедры физической химии

ГРАНИЧНЫЕ СВОЙСТВА ГРАНИЧНЫЕ СВОЙСТВА ГРАФЕНАГРАФЕНА

A.И. РУСАНОВ

Санкт-Петербургский государственный университет

Германен – близкий Германен – близкий родственник графенародственник графена

Гай Ле Лэй (Guy Le Lay), Университет Марселя: первые попытки получения германена осаждением на серебре (подложки для синтеза силицена) не увенчались успехом. После того, как атомы германия удалось осадить на поверхность золота, исследователи доказали, что получили именно германен сравнением измеренных спектральных характеристик со свойствами, предсказанными на основе моделирования электронной структуры германена методом функционала плотности.

С помощью сканирующей туннельной микроскопии определены параметры двумерной кристаллической решетки германена. Исследователи уверены, что можно выращивать германен в больших количествах на тонких золотых пленках, нанесенных на гибкую подложку. Уникальные свойства германена могут обеспечить его использование как двумерного топологического изолятора, что открывает использование германена для создания квантовых компьютеров.

Графен – самый тонкий Графен – самый тонкий материалматериал

1 грамм пленки графена покрывает почти два футбольных поля

Графен – самый прочный Графен – самый прочный материалматериал

Changgu Lee et al. Science. 2008. V. 321. P. 385-388.

Решетка графенаРешетка графена

Полярная диаграмма линейной Полярная диаграмма линейной энергии энергии

4.065 - 5.334 нм–1

Когезионная энергияКогезионная энергия

Вклад химических связей

n = 4.065 нм–1

n = 4.695 нм–1

bÁåí çî ë u 490 кДж/моль = 8.13510–19 Дж

10b 33.069 10 Äæ/ì (Ç)nu

10b 38.194 10 Äæ/ì (Ê)nu

Вклад Ван-дер-Ваальсовых сил

12 6

CC CCCC( ) 4 ,R

R R

а = 0.3354 нм

1/2l 3 2 3 2 11c CC CC CC CC

800.511 1.09 10 Äæ/ì

12 21u

CC 0.34585 í ì

20CC 0.03550 10 Äæ

L.A. Girifalco, R. A. Lad, J. Chem. Phys. 25 (1956) 693.

Линейная энергияЛинейная энергия

1/23 2

c b CC CC

80

12 21U nu

1/23 2

b CC CC

1 80

2 24 21nu

1016.59 10 Äæ/ì 1.7 í Äæ/ì (Ç) 1019.15 10 Äæ/ì 1.9 í Äæ/ì (Ê)

A.I. Rusanov, Nanoscale 6 (2014) 8130.

Дыры графенаДыры графена

, ,

minjT N A

L 6[ ( 1) ] 6L c n d n

( )

1 / 0.134

n n n

n c d n

Переход плоский лист - нанотрубкаПереход плоский лист - нанотрубка

1 ( ) 2 2rr j rr j r rF E A N L L

22 ( )

12

2rr j rr jF E A N ADc L

1 2 , 2 / , /2F F D R R D 3 2/12(1 )D Yh

Q. Lu, R. Huang, Int. J. Appl. Mech. 1 (2009) 443.

D = 0.22510–18 Н м 0.21 í ì (Ê), 0.18 í ì (Ç)R R

Эксперимент 0.35 – 5.0 нм, чаще < 1 нм

Статья в свободном доступеСтатья в свободном доступе

• A.I. Rusanov

• Thermodynamics of Graphene

• Surface Science Reports 69 (2014) 296–324

• Link (until November 19)

• http://authors.elsevier.com/a/1PnrVc6WS0r44