Хімія, фізика та технологія поверхні, 2016, 7 (2), 157-166.

Будова і властивості гексагональних вуглецевих нанокластерів C95N графеноподібної структури



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp07.02.157

O. S. Karpenko, V. V. Lobanov, M. T. Kartel

Анотація


Методом теорії функціоналу густини (B3LYP, 6-31 G**) розрахована рівноважна просторова будова, електронна структура і густина розподілу одноелектронних рівнів енергії вуглецевих азотовмісних нанокластерів С95N гексагональної форми. Показано, що зсув максимуму лінії N1s щодо її положення в метиламіні в досліджених нанокластерах позитивний. Величина хімічного зсуву тим більша, чим вище абсолютне значення від'ємного заряду на атомі азоту, який, у свою чергу, збільшується при його переміщенні від периферії кластера до центрального гексагона.

Ключові слова


теорія функціонала густини; вуглецеві нанокластери; нанокластери гексагональної форми; азотовмісні нанокластери; графеноподібна структура; хімічні зсуви

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


1. Abergel D.S.L., Apalkov V., Berashevich J., Ziegler K., Chakraborty T. Properties of graphene: a theoretical perspective. Adv. Phys. 2010. 59(4): 261. https://doi.org/10.1080/00018732.2010.487978

2. Barnarda A.S., Snook I.K. Size- and shape-dependence of the graphene to graphane transformation in the absence of hydrogen. J. Mater. Chem. 2010. 20: 10459. https://doi.org/10.1039/c0jm01436b

3. Lehtinen P.O., Foster A.S., Yuchen Ma, Krasheninnikov A.V., Nieminen R.M. Irradiation-Induced Magnetism in Graphite: A Density Functional Study. Phys. Rev. Lett. 2004. 93(18): 187202. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.187202

4. Amara H., Latil S., Meunier V., Ph. Lambin, Charlier J.-C. Scanning tunneling microscopy fingerprints of point defects in graphene: A theoretical prediction. Phys. Rev. B. 2007. 76: 115423. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.115423

5. Barnarda Amanda S., Snook Ian K. Ripple induced changes in the wavefunction of graphene: an example of a fundamental symmetry breaking. Nanoscale. 2012. 4: 1167. https://doi.org/10.1039/C1NR11049G

6. Dacheng Wei, Yunqi Liu, Yu Wang, Hongliang Zhang, Liping Huang, Gui Yu. Synthesis of N-Doped Graphene by Chemical Vapor Deposition and its Electrical Properties. Nano Lett. 2009. 9(5): 1752. https://doi.org/10.1021/nl803279t

7. Sawada K., Ishii F., Saito M., Okada S., Kawai T. Phase Control of Graphene Nanoribbon by Carrier Doping: Appearance of Noncollinear Magnetism. Nano Lett. 2009. 9(1): 269. https://doi.org/10.1021/nl8028569

8. Dai Y., Long H., Wang X., Wang Y., Gu Q., Jiang W., Wang Y., Li C., Zeng T.H., Sun Y., Zeng J. Versatile graphene quantum dots with tunable nitrogen doping. Part. Part. Syst. Charact. 2014. 31: 597. https://doi.org/10.1002/ppsc.201300268

9. Nakada K., Fujita M., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S. Edge state in graphene ribbons: Nanometer size effect and edge shape dependence. Phys. Rev. B. 1996. 54(24): 17954. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.17954

10. Brey L., Fertig H. Electronic states of graphene nanoribbons studied with the Dirac equation. Phys. Rev. B. 2006. 73: 235411 https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.235411

11. Niimi Y., Matsui T., Kambara H., Tagami K., Tsukada M., Fukuyama Hiroshi. Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of the electronic local density of states of graphite surfaces near monoatomic step edges. Phys. Rev. B. 2006. 73: 085421. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.085421

12. Kobayashi Y., Fukui K., Enoki T., Kusakabe K. Edge state on hydrogen-terminated graphite edges investigated by scanning tunneling microscopy. Phys. Rev. B. 2006. 73: 125415. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.125415

13. Karpenko O.S., Lobanov V.V., Kartel N.T. Properties of hexagon-shaped carbon nanoclusters. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2013. 4(2): 123. https://doi.org/10.15407/hftp04.02.123

14. Karpenko O.S., Lobanov V.V., Kartel N.T. Structure and Properties Carbon Hexagonal Nanoclusters Containing One and Two Single Vacancies. Poverkhnya (Surface). 2013. 5: 5. [in Russian].

15. Parr R.G., Yang W. Density-functional theory of atoms and molecules. (Oxford: Oxford Univ. Press., 1989).

16. Becke A.D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exchange. J. Chem. Phys. 1993. 98: 5648. https://doi.org/10.1063/1.464913

17. Lee C., Yang W., Parr R.G. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of theelectron density. Phys. Rev. B. 1988. 37(2): 785. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.37.785

18. Usachov D.Y., Fedorov A.V., Vilkov O.Y., Senkovski B.V., Adamchyk V.K. Synthesis and electronic structure of graphene doped with nitrogen atoms. Solid State Phys. 2013. 55(6): 1231. [in Russian]. https://doi.org/10.1134/S1063783413060310

19. Chemical encyclopedia. V. 3. (Moscow: Sovietskaya encyclopedia, 1992).

20. Neiland O.Y. Organic Chemistry. (Moscow: Vishaya shkola, 1990). [in Russian].

21. Drago R.S. Physical Methods in Chemistry. (Philadelphia, PA: W.B. Saunders Publishing Company, 1977).

22. Zigban K., Nordling K., Falman A. Electron Spectroscopy. Band 2. (Moscow: Mir, 1971). [in Russian].

23. Yamada Y., Kim J., Matsuo S., Sato S. Nitrogen-containing graphene analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy. Carbon. 2014. 70: 59. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2013.12.061  

24. Yamada Y., Yasuda H., Murota K., Nakamura M, Sodesawa T., Sato S. Analysis of heat-treated graphite oxide by X-ray photoelectron spectroscopy. J. Mater. Sci. 2013. 48: 8171. https://doi.org/10.1007/s10853-013-7630-0 




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp07.02.157

Copyright (©) 2016 O. S. Karpenko, V. V. Lobanov, M. T. Kartel

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.