Применение метода атомно-силовой пробы в квантово-химических расчетах свойств графена - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Применение методов атомно-силовой микроскопии для исследования процессов... 1 79.58kb.
Исследование межфазного взаимодействия в полимерэластомерных композициях... 1 119.59kb.
Изучение процесса кристаллизации полиоксибутирата в ультратонких... 1 17.15kb.
Применение контрольно- кассовой техники 1 117.38kb.
Курсовая работа Применение метода проблемного обучения в школе 3 624.43kb.
Определение химических свойств речных вод Воронежской области 1 106.38kb.
Программа дисциплины «Применение ЭВМ в инженерных расчетах» 1 144.48kb.
Применение кейс-метода на уроках английского языка 1 70.16kb.
«Фотоэлектронная спектроскопия новых систем на основе графена» 1 18.84kb.
Практическая работа из области химии. «Исследование свойств натуральных... 1 44.24kb.
Урок по химии в 9 классе по теме: Учитель: Полякова Т. Г 1 61.02kb.
Наставление по применению гипохлорита кальция для подготовки озерных... 1 155.59kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Применение метода атомно-силовой пробы в квантово-химических расчетах свойств графена - страница №1/1

УДК 544.18:544.227

применение метода атомно-силовой пробы в квантово-химических расчетах свойств графена

В. И. Горбенко

Классический приватный университет, г. Запорожье, vgorbenko@ukr.net
Монослой графита, называемый графеном, в настоящее время является объектом интенсивного теоретического и экспериментального изучения из-за его уникальных структурных, электронных, химических и физических свойств, играющих важную роль в современной физике поверхности и технологии новых устройств [1]. Результаты исследования и понимание взаимодействия различных веществ с графеном имеют научную и технологическую ценность. В процессе получения и дальнейшего использования графена используются такие компоненты, в состав которых входят водород, кислород и углерод. Поэтому основной целью настоящей работы было изучение свойств графена как части системы «графен – атомарный газ». Изучение было выполнено с использованием квантово-химических расчетов и метода атомно-силовой пробы.

Все квантово-химические расчеты в этой работе были выполнены с использованием программного пакета GAMESS [2]. Пакет GAMESS запускался на суперкомпьютерном кластере Института кибернетики им. В. М. Глушкова НАН Украины. В расчетах использовались различные квантово-химические методы: полуэмпирические, ab initio Хартри-Фока и функционала плотности. Графеновый лист представлялся кластерной моделью с 96 атомами углерода в гексагональных ячейках и 24 атомами водорода по периметру этого кластера. В методе атомно-силовой пробы атом определенного химического вещества передвигается над исследуемой поверхностью на фиксированном расстоянии, и при этом определяется энергия взаимодействия в каждой точке сканирования. В качестве результатов расчетов были получены профили потенциальной энергии взаимодействия таких атомарных проб как водород, кислород и углерод с графеновым листом. На рис. 1 показаны типичные схемы передвижения атомарной пробы в квантово-химических расчетах.




(a)

(б)


Рис. 1 − Схема передвижения атомарной пробы: (a) – параллельно линии, соединяющей центры ячеек; (б) – над атомами графена

На рис. 2 показаны полученные в расчетах профили потенциальной энергии для атомарной пробы водорода. Подписи графиков (a) и (б) соответствуют схеме передвижения атомов, показанной выше. Минимум кривой (а) на рис. 2 соответствует положению атомарной пробы H над серединой C-C связи, а ее максимум – положению над центром гексагональной ячейки. Положение над серединой C-C связи для H-атома является седловой точкой, значение энергии взаимодействия уменьшается вдоль этой связи от ее середины и до положения над одним из С-атомов. Выполненные расчеты показали, что для Н-атома положение над С-атомом является наиболее выгодным, а для атомарных проб С и О наименьшее значение потенциальной энергии соответствует положению над серединой С-С связи.


Рис. 2 − Профиль потенциальной энергии взаимодействия, полученный для атомарной пробы водорода


Выводы

      1. Применение метода атомно-силовой пробы в квантово-химических расчетах позволяет определить центры химической активности исследуемой поверхности.

      2. Установлено, что профили потенциальной энергии взаимодействия атомов Н, С и О с графеном различаются как положениями максимальных и минимальных значений, так и значениями их относительных изменений.

      3. В результате выполненных расчетов определены потенциально-энергетические поверхности графена для каждого типа атомарных проб.


ЛИТЕРАТУРА

  1. Geim A.K. The rise of graphene [Текст] / A.K.Geim, K.S.Novoselov // Nature Materials. – 2007. – № 6. – P. 183– 191.

  2. Gordon M.S. Advances in electronic structure theory: GAMESS a decade later [Текст] / M.S.Gordon, M.W.Schmidt // Theory and Applications of Computational Chemistry: the first forty years. – Amsterdam: Elsevier, 2005. – P.1167– 1189.





Брак — это долгий разговор, прерываемый спорами. Роберт Льюис Стивенсон
ещё >>