Электромагнитные и механические свойства гетероструктур на основе графена. Договор с БРФФИ № Ф16Р-107 от 20 мая 2016 г. : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. И. Сягло

Abstract

Объекты исследования - низкоразмерные углеродные системы, графен, углеродные нанорулоны, химически модифицированные слои графена, легированные углеродные наночешуйки. Цель работы: исследовать электромагнитные и механические свойства гетероструктур на основе графена, легированных атомами примесей (химически адсорбированных на поверхности графена, а также при замене атомов углерода на атомы других химических элементов) для применения в наноэлектромеханике и фотонике. Методы исследования: компьютерное моделирование наноструктур, численные квантово-химические расчеты, аналитические методы теоретической физики. В результате выполнения рассчитаны квантовая емкость двух перекрывающихся монослоев графена, разделенных диэлектрической прослойкой, а также квантовая емкость одиночных полосок графена, пассивированных по краям атомами водорода и бора; квантово-химическими методами рассчитана структура углеродной наночешуйки, состоящей из двадцати четырех атомов углерода (С24), пассивированной атомами фтора (F) и водорода (Н); рассчитаны термодинамические параметры, спектр инфракрасного поглощения и дипольный момент наночешуйки; методом Слэтера-Костера исследовано изменение энергетической щели Eg графеновой нанополоски типа armchair 5aGNR; показано, что при растяжении нанополоски 5aGNR на 10 % величина Eg линейно уменьшается от 1.04 до 0.26 эВ, что приводит к уменьшению порога ее фотопроводимости; установлены условия, при которых двухслойный лист из графена и нитрида бора может сворачиваться в устойчивый рулон на два оборота; для метаматериала из таких нанорулонов установлен диапазон частот электромагнитного излучения, в котором магнитная проницаемость метаматериала меньше нуля; исследована возможность получения метаматериала с одновременно отрицательными диэлектрической и магнитной проницаемостями, состоящего из периодически расположенных графеновых рулонов и углеродных нанотрубок; установлен диапазон частот электромагнитного излучения, в котором коэффициент преломления метаматериала из нанорулонов и нанотрубок является отрицательным.