Кулоновская и спиновая дисторсия молекулярных структур : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель С. А. Вырко

Abstract

Объект исследования воронкообразная макромолекула фталоцианина олова. Цель работы исследование кулоновской и спиновой дисторсии молекулярных структур, находящихся как в свободном состоянии, так и на поверхности графена, а также разработка физических концепций и принципиальных схем элементов устройств оптоэлектроники и спинтроники на их основе. Методы исследования численные расчеты и компьютерное моделирование наноструктур. В результате выполнения НИР показано, что ионы макромолекулы фталоцианина олова C32H16N8Sn (с зарядами Z = ñ2, ñ1, +1, +2 в единицах элементарного заряда e), а также спиновые состояния (со спинами S = 0, 1, 2, 3, 4 в единицах ћ) изолированной электрически нейтральной макромолекулы являются устойчивыми, т. е. имеют положительные потенциалы ионизации, и характерная воронкообразная форма молекулы с положительным зарядом металла и отрицательным зарядом фталоцианинового кольца (C32H16N8 = Pc) сохраняется при ионизации молекулы и изменении спиновых состояний нейтральной молекулы. Кулоновская дисторсия проявляется в том, что при увеличении положительного заряда молекулы атом Sn удаляется от плоскости кольца, а при увеличении отрицательного заряда молекулы атом Sn приближается к плоскости кольца. Установлено, что расстояние от атома олова до макрокольца уменьшается с увеличением спинового магнитного момента SnPc. Определено равновесное расстояние от атома олова до графена, равное 0.6818 нм, когда макрокольцо расположено ближе к графену, а атом олова дальше от графена. Показано, что при движении атома олова к графену происходит скачкообразная инверсия (выворачивание) молекулы при расстоянии от атома олова до графена 0.36ñ0.35 нм. Для выворачивания молекулы SnPc необходимо преодолеть энергетический барьер около 2.5 эВ. Наиболее интенсивная мода колебаний, соответствующая движению атома олова перпендикулярно плоскости макрокольца, составляет 126 см ñ1 ≈ 3.8 ТГц. Предложена концепция электрически и магнитоуправляемого источника фотонов терагерцевого диапазона частот на основе макромолекулы фталоцианина олова, расположенной между двумя плоскостями (монослоями) графена.