Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Графиновые слои, сформированные на основе слоев 5 — 7 графена

В.В. Мавринский1, Е.А. Беленков2

1 ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
2 ФГБОУ ВО «Челябинский государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.446

Оригинальная статья

Аннотация: Методом молекулярной механики MM2 рассчитана геометрически оптимизированная структура 43 новых полиморфных разновидностей L5-7 графиновых слоев, модельно сформированных на основе слоев 5 - 7 графена. Установлено, что возможно существование 3 полиморфных разновидностей α типа и по 20 разновидностей β и γ типов. Наиболее устойчивым должен быть слой γ1 - L5-7α так как у него минимальный параметр деформации Def = 9,0°. Новые полиморфы графина могут найти практическое применение в качестве молекулярных сит или адсорбентов водорода.

Ключевые слова: графен, графиновые слои, гибридные углеродные соединения, полиморфизм, двухмерные наноструктуры, кристаллическая структура

  • Мавринский Виктор Викторович – к.ф.-м.н., доцент кафедры физики, Институт естествознания и стандартизации ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
  • Беленков Евгений Анатольевич – д.ф.-м.н.. профессор кафедры физики конденсированного состояния, физический факультет ФГБОУ ВО «Челябинский государственный университет»

Ссылка на статью:

Мавринский, В.В. Графиновые слои, сформированные на основе слоев 5 — 7 графена / В.В. Мавринский, Е.А. Беленков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 446-456. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.446.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Беленков, Е.А. Классификация структурных разновидностей углерода / Е.А. Беленков, В.А. Грешняков // Физика твердого тела. – 2013. – Т. 55. – Вып. 8. – С. 1640-1650.
2. Pierson, H.O. Handbook of carbon, graphite, diamond, and fullerenes: properties, processing and applications / H.O. Pierson. – Park Ridge, New Jersey:Noyes Publications, 1993. − 419 p.
3. Беленков, Е.А. Структура sp+sp3 гибридных углеродных фаз / Е.А. Беленков, В.А. Грешняков, В.В. Мавринский // Вестник Челябинского государственного университета. – 2009. – № 25 (163). – С. 22-33.
4. Baughman, R.H. Structure-property predictions for new planar forms of carbon: Layered phases containing sp2 and sp atoms / R.H. Baughman, H. Eckhardt, M. Kertesz // The Journal of Chemical Physics. – 1987. – V. 87. – I. 11. – P. 6687-6699. DOI: 10.1063/1.453405.
5. Narita, N. Optimized geometries and electronic structures of graphyne and its family / N. Narita, S. Nagai, S. Suzuki, K. Nakao // Physycal Review. B. – 1998. – V. 58. – I. 16. – P. 11009-11014. DOI: 10.1103/PhysRevB.58.11009.
6. Enyashin, A.N. Graphene allotropes / A.N. Enyashin, A.L. Ivanovskii // Physica Status Solidi B. – 2011. – V. 248. – I. 8. – P. 1879-1883. DOI: 10.1002/pssb.201046583.
7. Kim, B.G. Graphyne: hexagonal network of carbon with versatile Dirac cone / B.G. Kim, H.J. Choi // Physical Review B. – 2012. – V. 86. – I. 11. – P. 115435-1-115435-5. DOI: 10.1103/PhysRevB.86.115435.
8. Li, G. Architecture of graphdiyne nanoscale films / G. Li, Y. Li, H. Liu, et al. // Chemical Communications. – 2010. – V. 46. – I. 19. – P. 3256-3258. DOI: 10.1039/B922733D.
9. Luo, G. Quasiparticle energies and excitonic effects of the two-dimensional carbon allotrope graphdiyne: Theory and experiment / G. Luo, X. Qian, H. Liu, et al. // Physical Review B. – 2011. – V. 84. – I. 7. – P. 075439-1-075439-5. DOI: 10.1103/PhysRevB.84.075439.
10. Li, G. Construction of tubular molecule aggregations of graphdiyne for highly efficient field emission / G. Li, Y. Li, X. Qian, et al. // The Journal of Physical Chemistry C. 2011. – V. 115. – I. 6. – P. 2611-2615. DOI: 10.1021/jp107996f.
11. Беленков, Е.А. Структурные разновидности графиновых слоев, состоящих из углеродных атомов в состояниях sp и 2 sp гибридизации / Е.А. Беленков, В.В. Мавринский, Т.Е. Беленкова, В.М. Чернов // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2015. – Т. 147. – Вып. 5. – С. 949-961. DOI: 10.7868/S0044451015050092.
12. Belenkov, E. Graphynes: advanced carbon materials with layered structure / E. Belenkov, M. Brzhezinskaya, V. Mavrinskii // In book: Handbook of graphene. – V. 3: Graphene-Like 2D Materials. – Ch. 4; ed by M. Zhang. – Tallahassee, Florida: Wiley, 2019. – P. 113-150. DOI: 10.1002/9781119468455.ch42.
13. Belenkova, T.E. Structures and electronic properties of graphyne layers / T. Belenkova, V. Chernov, V. Mavrinskii // Materials Science Forum. – 2016. – V. 845. – P. 239-242. DOI: 0.4028/www.scientific.net/MSF.845.239.
14. Мавринский, В.В. Структура и электронные свойства графиновых слоев, сформированных на основе графена L3–12 / В.В. Мавринский, Е.А. Беленков // Письма о материалах. – 2018. – Т. 8. – Вып. 2. – С. 169-173. DOI: 10.22226/2410-3535-2018-2-169- 173.
15. Mavrinskii, V.V. Structural types of graphyne layers formed on the basis of 4–6–12 graphene / V.V. Mavrinskii, E.A. Belenkov // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – V. 1431. – Art. № 012010. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1431/1/012010.
16. Belenkov, M.E. Graphene polymorphs / M.E. Belenkov, A.E. Kochengin, V.M. Chernov, E.A. Belenkov // IOP Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – V. 1399. – Art. № 022024. – 5 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1399/2/022024.
17. Berkert, U. Molecular mechanics (ACS monograph) / U. Berkert, N.L. Allinger. – Washington, D.C.: American Chemical Society, 1982. – V. 177. – xi, 339 p.
18. Diederich, F. Synthetic approaches toward molecular and polymeric carbon allotropes / F. Diederich, Y. Rubin // Angewandte Chemie International Edition. – 1992. – V. 31 – I. 9. – P. 1101-1264. DOI: 10.1002/anie.199211013.
19. Diederich, F. Carbon scaffolding: building acetylenic all-carbon and carbon-rich compounds / F. Diederich // Nature. – 1994. – V. 369. – № 6477. – P. 199-207. DOI: 10.1038/369199a0.
20. Неустроев, Е.П. Свойства нанографита, образованного плазменным осаждением и последующей термообработкой / Е.П. Неустроев, А.Р. Прокопьев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 629-635. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.629.
21. Guo, Y. Remarkable hydrogen storage capacity in li-decorated graphyne: theoretical predication / Y. Guo, K. Jiang, B. Xu, et al. // The Journal of Physical Chemistry C. – 2012. – V. 116. – I. 26. – P. 13837-13841. DOI: 10.1021/jp302062c.
22. Zhang, H. High mobility and high storage capacity of lithium in sp–sp2 hybridized carbon network: the case of graphyne / H. Zhang, M. Zhao, X. He, et al. // The Journal of Physical Chemistry C. – 2011. – V. 115. – I. 17. – P. 8845-8850. DOI: 10.1021/jp201062m.
23. Zhang, H. Tunable hydrogen separation in sp– sp2 hybridized carbon membranes: A firstprinciples prediction / H. Zhang, X. He, M. Zhao, et al. // The Journal of Physical Chemistry C. – 2012. – V. 116. – I. 31. – P. 16634-16638. DOI: 10.1021/jp304908p.