Рябь на графене

Рябь на графене

Устойчивость двумерных (2D) мембран и слоёв в далеком прошлом является предметом теоретических дискуссий. В соответствии с так называемой теореме Мермина-Вагнера [1], длинноволновые флуктуации разрушают дальний порядок в 2D кристаллах, а из теории упругости направляться, что 2D мембраны в трехмерном пространстве при T0 не смогут оставаться плоскими [2]. Разработка способов отщепления отдельных слоев от некоторых слоистых веществ (BN, MoS2, графит) разрешает проверить предсказания теории.

Так, к примеру, экспериментально найдено, что один графитовый слой (графен) хоть и существует в свободном виде (без подложки), но есть местами изогнутым [3]. Для выяснения обстоятельств для того чтобы изгиба теоретики из Radboud University, Nijmegen (Нидерланды) выполнили численные расчеты равновесной структуры графена способом Монте-Карло с действенным многочастичным потенциалом межатомного сотрудничества [4].

Они моделировали графен квазидвумерными слоями из N ? 19940 атомов углерода (приблизительно квадратной формы) с периодическими граничными условиями. Было продемонстрировано, что при T = 300К на графене спонтанно образуются «холмики» (см. рис.) с характерными линейными размерами L ? 8 нм (в опыте L = 5 ? 10 нм [3]).

Обычная ядерная конфигурация графена при T = 300 К (эти численного моделирования [4]). Протяженность красных стрелок около 8 нм.

Это соответствует ? 50 межатомным расстояниям. Высота «бугорков» менее 0.1 нм. В их окрестности длины связей изменяются от 0.13 нм (обычная протяженность двойной ковалентной связи C=C) до 0.154 нм (протяженность одинарной связи C-C в бриллианте).

Такая «рябь» ограничивает тепловое перемещение атомов в перпендикулярном направлении и в конечном счете содействует целостности графена (при T = 300К в нем не образуются кроме того топологические недостатки типа колец Стоуна-Уэльса 5–7–7–5). направляться осознавать, что неоднородность структуры графена влечет за собой появление дополнительных каналов рассеяния электронов и соответствующее уменьшение электрической проводимости. Это в обязательном порядке необходимо учитывать при проектировании наноэлектронных устройств на базе графена.

  • 1. N.D.Mermin, H.Wagner, Phys. Rev. Lett. 17, 1133 (1966)
  • 2. P.Doussal, L.Radzihovsky, Phys. Rev. Lett. 69, 1209 (1992)
  • 3. J.C.Meyer et al., Nature 446, 60 (2007)
  • 4. A.Fasolino et al., Nature Mater. 6, 858 (2007)

Первый день лета.


Темы которые будут Вам интересны: