WWW.UK.X-PDF.RU

БЕЗКОШТОВНА ЕЛЕКТРОННА БІБЛІОТЕКА - Книги, видання, автореферати

 
<< HOME
CONTACTS




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы

Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы
Pages:   || 2 | 3 |

«ГРАФЕНІ ТА ВУГЛЕЦЕВИХ НАНОТРУБКАХ ІЗ ТОЧКОВИМИ ДЕФЕКТАМИ ...»

-- [ Страница 1 ] --

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені І.І. МЕЧНИКОВА

ЗАВАЛЬНЮК ВОЛОДИМИР ВІКТОРОВИЧ

УДК 538.913, 538.931, 538.951, 538.953

КОЛИВАЛЬНІ ЗБУДЖЕННЯ У ГРАФЕНІ ТА ВУГЛЕЦЕВИХ

НАНОТРУБКАХ ІЗ ТОЧКОВИМИ ДЕФЕКТАМИ

01.04.02 - Теоретична фізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Одеса – 2012 Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі теоретичної фізики Одеського національного університету імені І.І. Мечникова.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Адамян Вадим Мовсесович, завідувач кафедри теоретичної фізики Одеського національного університету імені І.І. Мечникова.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Чалий Олександр Васильович, завідувач кафедри медичної і біологічної фізики Національного медичного університету імені О.О.Богомольця.

доктор фізико-математичних наук, професор Муленко Іван Олексійович, завідувач кафедри фізики Миколаївського національного університету імені В.О.Сухомлинського.

Захист дисертації відбудеться “21” грудня 2012 року о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 41.051.04 Одеського національного університету імені І.І, Мечникова за адресою:

65026, м. Одеса, вул. Пастера, 27, ОНУ імені І.І.Мечникова, Велика фізична аудиторія.

З дисертацією можна ознайомитись у Науковій бібліотеці Одеського національного університету імені І.І. Мечникова за адресою:

65026, м. Одеса, вул. Преображенська, 24 та в мережі Інтернет за адресою http://theorphys.onu.edu.ua/data/phd_thesis/zavalniuk_v_2012.pdf.

Автореферат розісланий “____” ____________ 2012 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К 41.051.04, кандидат фізико-математичних наук Удовіченко С.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Графен та вуглецеві нанотрубки, завдяки своїм незвичайним механічним та електричним властивостям, є перспективними елементами електронних і наномеханічних пристроїв, а також складовою реалізовних вже сьогодні композитних матеріалів. Вміння надійно визначати вплив дефектів на фізичні властивості графену, в тому числі й на його теплові характеристики, дозволяє більш точно прогнозувати параметри розроблених із його застосуванням пристроїв. Врахування міжстінкової взаємодії у багатостінкових нанотрубках є необхідним при визначенні низькотемпературної теплоємності та механічних властивостей композитних матеріалів та нанопристроїв на їх основі.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на кафедрі теоретичної фізики та в науково-дослідної лабораторії 14 Одеського національного університету імені І.І. Мечникова. Робота виконана на кафедрі теоретичної фізики Одеського національного університету імені І.І. Мечникова в межах планових держбюджетних науково-дослідницьких тем “Дослідження рівноважних станів і явищ переносу у сильнозв’язаних та низьковимірних системах” (номер Держреєстрації 0106U001673, 2006-2008 рр.) та “Дослідження оптичних та електрофізичних властивостей нанотрубок і неметалічних наноструктур та їх сольватів” (номер Держреєстрації 0109U000929, 2009-2011 рр.).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є теоретичне дослідження впливу дефектів на коливальні властивості графену та нанотрубок, пружних характеристик і специфічних коливальних мод, притаманних багатостінковим нанотрубкам.

Об’єкт дослідження. Графен, одно- та багатостінкові вуглецеві нанотрубки.

Предмет дослідження. Коливальні спектри графену, одно- та багатостінкових вуглецевих нанотрубок; вплив точкових дефектів на властивості графену та нанотрубкок; міжстінкова взаємодія у багатостінкових нанотрубках.

Методи дослідження. При виконанні роботи застосовувалися методи квантової теорії твердого тіла, включаючи теорію кристалічних структур з дефектами; методи визначення структурних та механічних властивостей мікрокристалів на основі результатів непружного рентгенівського розсіювання і комбінаційного розсіювання видимого та інфрачервоного світла.

Наукова новизна отриманих результатів. Наукова новизна одержаних результатів дисертаційної роботи полягає у тому, що вперше розраховано та обчислено вплив різноманітних точкових дефектів на фононні спектри та густину фононних станів графену та вуглецевих нанотрубкок і на цій основі досліджено вплив дефектів на їх низькотемпературну теплоємність;

вперше аналітично розраховано та досліджено температурну залежність теплопровідності графену скінчених розмірів та із наявністю точкових дефектів. Встановлено непропорційно велику залежність коефіцієнту теплопровідності від маси атомів заміщення;

вперше досліджено теплові макроскопічні коливання багатостінкових вуглецевих нанотрубок, а також вплив таких коливань на низькотемпературну теплоємність нанотрубок;

встановлено та досліджено ефект багаторазового зниження поздовжньої жорсткості багатостінкових вуглецевих нанотрубок при неоднорідному навантаженні їх стінок (переважний випадок зовнішнього навантаження для таких трубок). Отримана залежність жорсткості довільної багатостінкової нанотрубки від її параметрів та величини зовнішнього навантаження.

Практичне значення одержаних результатів. Аналітичні та чисельні результати для теплоємності графену та нанотрубок, а також теплопровідності графену мають практичне значення при їх застосуванні в перспективних механічних та електронних пристроях. Надзвичайно висока теплопровідність графену при відомій її залежності від розмірів та форми зразка може бути ефективно використана для охолодження як активних елементів сучасних електронних схем так і майбутніх нанопристроів. Штучне допування графену та нанотрубок дозволяє суттєво змінювати їх теплопровідність та теплоємність, керуючи таким чином тепловими властивостями пристроїв та матеріалів на основі графену.

Можливість макроскопічних коливань у багатостінкових нанотрубках призводить до зміни характеру низькотемпературної залежності теплоємності нанотрубок, що повинно враховуватися при їх практичному застосуванні.

Виявлений ефект насичення поздовжньої жорсткості багатостінкових нанотрубок із збільшенням кількості стінок повинен враховуватися при їх використанні як несних елементів нанопристроїв та армуючих включень до композитних матеріалів.

Особистий внесок здобувача. Загальна постановка задач про розрахунок фононних спектрів, впливу на них точкових дефектів, розрахунок коефіцієнту теплопровідності графена із урахуванням впливу точкових дефектів та скінченності розмірів гратки належать проф. Адамяну В.М.

Більшість аналітичних викладок та всі чисельні розрахунки проведені автором особисто. Самостійно автором поставлені та розв’язані задачі про макроскопічні коливання та пружність багатостінкових вуглецевих нанотрубок. Інтерпретація та аналіз всіх отриманих результатів та підготовка публікацій проведені разом із проф. Адамяном В.М.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи обговорювались на семінарах кафедри теоретичної фізики Одеського національного університету імені І.І. Мечникова та доповідались на наступних наукових конференціях:

III Ukrainian Scientific Conference on Physics of Semiconductors (USCPSwith international participation, June 17-22, 2007, Odesa, Ukraine;

International Conference of Students and Young Scientists in Theoretical and Experimental Physics "HEUREKA-2008", May 19-23, 2008, Lviv, Ukraine;

“Physics and Technology of Thin Films and Nanosystems”, XII International Conference, May 18-23, 2009, Ivano-Frankivsk, Ukraine;

Young Scientists Conference “Modern Problems of Theoretical Physics”, December 24-26, 2009, Kyiv, Ukraine;

Young Scientists Conference “Modern Problems of Theoretical Physics”, December 22-24, 2010, Kyiv, Ukraine.

Публікації. Результати дисертації опубліковані у чотирьох статтях в наукових журналах та в шести тезах конференцій, всього десять публікацій.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, та списку використаних джерел, який нараховує 107 посилань. Загальний об’єм становить 120 сторінок машинописного тексту, який ілюстрований 20 рисунками та трьома таблицями.


Купить саженцы и черенки винограда

Более 140 сортов столового винограда.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі наводиться огляд останніх експериментальних результатів з дослідження графену та вуглецевих нанотрубок, які дали поштовх до постановки задач даної роботи. Там же описуються дефекти заміщення, природні для кристалічної гратки графену. Для підтвердження актуальності питань, що розглядаються в роботі, наведено приклади можливих застосувань досліджуваних властивостей графену та багатостінкових нанотрубок.

Перший розділ присвячено опису кристалічної структури та фононних спектрів ідеального графену та вуглецевих нанотрубок.

В підрозділі 1.1 детально описується геометрична структура кристалічної гратки графену та одношарових вуглецевих нанотрубок.

Атоми вуглецю у випадку так званої sp2 гібридизації чотирьох валентних електронів утворюють двовимірну гексагональну гратку. При цьому один з електронів залишається у чистому p-стані (назвемо його pz електроном), а один s- та два останні p-електрони утворюють три змішані стани, симетрично розташовані у перпендикулярній до вісі z площині. З геометричної точки зору графен являє собою дві прості гексагональні гратки (далі будемо називати їх підгратками А та В), зсунуті одна відносно іншої на вектор a1 a 2 / 3, де a 1 та a 2 – вектори основних трансляцій гексагональної гратки графену, а кожна елементарна комірка гратки містить два атоми вуглецю. Вектори основних трансляцій утворюють кут у 60° та мають довжину a a 1 a 2 3b, де b 0.142 нм – довжина -зв’язку. Таким чином, координати атомів графену описуються простим наступним виразом:

rn1,n2,l n1a1 n2 a 2 l a1 a 2,

де n1, n2 Z, l 0; 1.

Всі найближчі сусіди першого порядку довільного атома підгратки А з номерами (n1, n2, l ) (n, l ) належать до підгратки В та мають такі номери (n N, l N ), N 1, 2, 3, що (n N, l N ) (n N, l N ) (n, l ) приймають значення (0, 0,1) ;

(1, 0,1) та (0, 1, 1). Аналогічно, найближчі сусіди атомів з підгратки В належать до підгратки А та різниці номерів (n N, l N ) приймають ті самі значення, лише з протилежним знаком.

Далі наводиться відома параметризація положень атомів у ідеальних одностінкових вуглецевих нанотрубках, на основі якої отримано необхідні для подальшого вирази для номерів найближчих сусідів довільного атома.

Підрозділ 1.2 присвячено визначенню фононних спектрів ідеального графену та ідеальних одностінкових нанотрубок у гармонічному наближенні із урахуванням взаємодії лише між найближчими сусідами. Потенціальна енергія взаємодії атомів моделюється як сума внесків зумовлених а) центральними силами ( Wc ); б) нецентральними силами у площині гратки ( Wi p.nc. ); в) нецентральними силами, залежними від абсолютної величини відносного зміщення сусідніх атомів уздовж перпендикулярного до площини гратки напряму, що задається одиничним вектором a 3 ( Wo p.nc. ):

–  –  –

Звідси для частот акустичних (оптичних) мод із поздовжньою поляризацією LA (LO), поперечною у площині гратки TA (TO) та перпендикулярною до неї ZA (ZO), отримано (дивись рис. 1):

–  –  –

При врахуванні лише перших та других сусідів вимога 1 0 зводиться до рівності 2 1 / 6. При цьому хоча і забезпечується бажаний вид дисперсійної залежності при малих k, проте в глибині зони Брілюена не вдається досягти задовільного кількісного збігу із експериментом.

Вибір наближення (акустичного чи згинального) для поперечної коливальної моди графену суттєво впливає на характер поведінки густини станів при низьких частотах і, як наслідок, низькотемпературної теплоємності, проте, слабо впливає на фононну теплопровідність гратки.

Причиною останнього є те, що 1) поперечна коливальна мода в будь-якому разі дає лише малий внесок у фононну теплопровідність через малу групову швидкість фононів та високе значення параметру Грюнайзена; 2) вже при дисперсія поперечної моди стає близькою до лінійної із k 20 a 10 a груповою швидкістю близькою до значення v ZA ; 3) теплопровідність залежить від добутку групової швидкості фонона на пов’язану із ним теплоємність, які змінюються в протилежних напрямах при переході від лінійної до квадратичної дисперсії.

Таким чином, модель із лінійною k -залежністю частот поперечної моди при малих k не дає істотної похибки при обчисленні теплопровідності гратки вже при T 30 K.

У підрозділі 1.3 обчислюється необхідна для подальшого спектральна густина ( ) фононних станів графену та одностінкових нанотрубок. За означенням, ( )d – це кількість коливальних мод, що потрапляють до інтервалу частот... d. У випадку ідеальної двовимірної гексагональної гратки графену

–  –  –

а) б) Рис. 2. Спектральна густина фононних станів для ідеального графену (а) та ідеальної одностінкової нанотрубки з індексами (7, 1) (б). Пунктирною лінією позначено густину станів для випадку ZA (k ) ~ k 2 при малих k.

У підрозділі 2.1 розглянуто випадок ізотопічних дефектів, найчастішим випадком яких у графені є заміщення ізотопу вуглецю 12С ізотопом 13С, присутнім у природному графені у концентрації біля 1%. Також, у першому наближенні, ізотопічними можуть вважатися дефекти заміщення вуглецю атомами бору та азоту.

Кінетична K та W потенціальна енергії неідеального графену тут записуються у вигляді B B

–  –  –

У підрозділі 2.2 аналогічним чином розглянуті дефекти заміщення із зміною силових констант, до яких у першу чергу відноситься вакансії та дефекти заміщення атомів вуглецю відносно важкими атомами, такими, як алюміній, із валентними електронами з третьої електронної оболонки.

У підрозділі 2.3 наводяться та обговорюються результати обчислень (за формулами, отриманими у підрозділах 2.2 та 2.3) впливу дефектів на густину станів ідеального графену та нанотрубок.



Pages:   || 2 | 3 |
Похожие работы:

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТІЄКУРА ІВ УДК 658:512.011:681.326:519.713 ВЕКТОРНО-ЛОГІЧНА ІНФРАСТРУКТУРА ВБУДОВАНОГО ТЕСТУВАННЯ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ НА КРИСТАЛАХ 05.13.05 – комп’ютерні системи та компоненти АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Харків – 2012 Дисертацією є рукопис. Роботу виконано у Харківському національному університеті радіоелектроніки, Міністерство освіти і науки,...»

«Національна академія наук України Інститут теоретичної фізики ім. М. М. Боголюбова Кравчук Ксенія Григоріївна УДК 53.047, 577.38, 519.216 Статистичні властивості активності імпульсних нейронів за наявності зворотніх зв’язків 01.04.02 – теоретична фізика Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Київ – 2014 Дисертацією є рукопис Робота виконана в Інституті теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України.Науковий керівник: доктор...»

«ДЕРЖАВНА САНІТАРНО – ЕПІДЕМІОЛОГІЧНА СЛУЖБА УКРАЇНИ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ щодо застосування засобу «Антихлор» з метою дезінфекції, передстерилізаційного очищення та стерилізації виробів медичного призначення Київ2013 р. Організація – розробник: ДУ « Інститут медицини праці НАМН України». Методичні вказівки призначені для закладів охорони здоровя та інших організацій, які виконують роботи з проведення дезінфекції. Місцевим органам охорони здоровя дозволяється тиражування цих методичних вказівок в...»

«УДК 615.327.07:663.64](477.87) № держреєстрації 0110U003823 Інв. № Міністерство охорони здоров’я України Український науково-дослідний інститут медичної реабілітації та курортології (Укр НДІ МР та К) 65014, м. Одеса, пров. Лермонтовський, 6 тел. (048) 722-35-68 ЗАТВЕРДЖУЮ Директор Укр НДІ МР та К д.мед.н., проф. К.Д.Бабов “”2011 р. ЗВІТ ПРО НАУКОВО-ДОСЛІДНУ РОБОТУ МЕДИКО-БІОЛОГІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕРМІНУ ПРИДАТНОСТІ ДО СПОЖИВАННЯ МІНЕРАЛЬНОЇ ВОДИ «ПІСТИНСЬКА ДЖЕРЕЛЬНА» (НЕГАЗОВАНОЇ), РОЗЛИТОЇ В...»

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ ФІЗИЧНА ТА КОЛОЇДНА ХІМІЯ МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ до виконання лабораторних робіт для студентів напряму 6.051701 Харчові технології та інженерія та 6.051401 Біотехнологія денної та заочної форм навчання Всі цитати, цифровий та фактичний матеріал, бібліографічні відомості перевірені. Написання одиниць відповідає стандартам Підписи авторів_ 2012 р. СХВАЛЕНО на засіданні кафедри фізичної і колоїдної...»

«Міністерство освіти і науки України Сумський державний університет КУРС ЛЕКЦІЙ з дисципліни «Твердотіла електроніка» для студентів спеціальностей 6.090803 «Електронні системи», 6.090802 «Електронні прилади і пристрої», 6.090804 «Фізична і біомедична електроніка» заочної і денної форм навчання Суми Вид-во СумДУ ПЕРЕДМОВА Дисципліна Твердотіла електроніка є вступним предметом у циклі промислової електроніки. Детальний розгляд фізичних процесів і напівпровідникових елементах електронних схем і...»

«Міністерство освіти і науки України Сумський державний університет С.І.Кшнякіна, Б.А. Міщенко, А.С. Опанасюк КОНЦЕПЦІЇ СУЧАСНОГО ПРИРОДОЗНАВСТВА У трьох частинах ЧАСТИНА 2 Рекомендовано вченою радою Сумського державного університету Суми «Видавництво СумДУ» УДК 168.521 (075.8) К 97 Рецензенти: С.П. Рощупкін доктор фізико-математичних наук, професор Сумського державного університету; О.В. Лисенко кандидат фізико-математичних наук, доцент Сумського державного університету Рекомендовано вченою...»

«Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Вінницький національний технічний університет С. Є. Тужанський, Г. Л. Лисенко CИСТЕМИ ЛАЗЕРНОЇ ВІДЕОПОЛЯРИМЕТРІЇ ДЛЯ АВТОМАТИЗОВАНОГО КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРІВ НЕОДНОРІДНИХ БІОТКАНИН Монографія Вінниця ВНТУ УДК 681.74:535.56 ББК 32.86-01:22.343 Т81 Рекомендовано до друку Вченою радою Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України (протокол № 3 від 28.10.2010 р.) Рецензенти: В. Г. Петрук, доктор технічних...»

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна Тонкопряд А.Г., Шеховцов О.В. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ФІЗИЧНОГО МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА: ВИВЧЕННЯ ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ В СТАЛЯХ ЗА ДОПОМОГОЮ МЕТОДУ ДИФЕРЕНЦІЙНОГО ТЕРМІЧНОГО АНАЛІЗУ ТА ДИЛАТОМЕТРИЧНОГО МЕТОДУ ХАРКІВ 2009 УДК 538.9:539.3+548.5(075.8) ББК 22.37я73 Б15 Рекомендовано до друку Вченою радою фізичного факультету Харківського національного університету імені В. Н....»

«Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Сумський державний університет Т. В. Лютий, О. С. Денисова Лабораторний практикум з фізики для напрямку підготовки 6.040106 – екологія, охорона навколишнього середовища та збалансованого природокористування Рекомендовано вченою радою Сумського державного університету Суми Сумський державний університет УДК 53(076.5) ББК 52.818.1я7 Л 96 Рецензенти: І. Ю. Проценко – доктор фізико-математичних наук, професор Сумського державного університету;...»




Продажа зелёных и сухих саженцев столовых сортов Винограда (по Украине)
Тел.: (050)697-98-00, (067)176-69-25, (063)846-28-10
Розовые сорта
Белые сорта
Чёрные сорта
Вегетирующие зелёные саженцы


 
2013 www.uk.x-pdf.ru - «Безкоштовна електронна бібліотека»