Атомное и электронное строение графеновых нанолент и графановых наночастиц при механическом сжатии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат физико-математических наук Слепченков, Михаил Михайлович

• Слепченков, Михаил Михайлович
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Слепченков, Михаил Михайлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ГРАФЕНА И ЕГО МОДИФИКАЦИЙ

1.1. Электронная структура графена

1.2. Модели устройств наноэлектроники на основе графена

1.3. Влияние гидрирования на свойства графена

1.4. Экспериментальные исследования атомной структуры и прочностных свойств графена

1.5. Исследование прочностных свойства графена с помощью численного

эксперимента

Заключение к первой главе

Глава 2. ГЛАВА 2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ И

ХАРАКТЕРИСТИК КРИВОЛИНЕЙНОГО ГРАФЕНА

2.1. Современное состояние проблемы

2.2. Методика расчета поля локальных напряжений атомной сетки

2.3. Апробация методики расчета поля локальных напряжений атомной сетки

2.3.1. Влияние кривизны атомной сетки на адсорбционную способность графена

2.3.2. Прогнозирование появления дефектов

2.4. Метод сильной связи

2.4.1. Метод сильной связи в модификации Yang Wang и С.Н. Мак

2.5. Метод молекулярной динамики

2.5.1. Метод атом-атомных потенциалов для исследования графеновых

структур

2.6. Метод AIREBO

Заключение ко второй главе

Глава 3. ВЛИЯНИЕ КРИВИЗНЫ НА АМТОНУЮ СТРУКТУРУ И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ГРАФЕНА

3.1. Сжатие графеновых нанолент и влияние кривизны на их атомную

структуру и электронные свойства

3.2. Влияние кривизны на атомную и электронную структуру сжатого

двухслойного графена

3.3. Влияние гидрирования на механические и электронные свойства графена

3.3.1. Упругие свойства графановых начастиц

3.3.2. Электронные свойства графановых наночастиц

Заключение к третьей главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Атомное и электронное строение графеновых нанолент и графановых наночастиц при механическом сжатии»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. В настоящее время ведутся интенсивные исследования в области разработки наноразмерных электронных устройств. Одним из наиболее востребованных материалов для создания таких устройств является материал, основу которого составляют углеродные наноструктуры. Уникальность и широта спектра их свойств обусловили перспективы развития нового направления электроники - углеродной наноэлектроники, которая основывается на использовании углеродных наноструктурных материалов (углеродных нанотрубок, фуллеренов, графена и его модификаций, и других углеродных нанообъектов). Эта электроника, возникшая с момента обнаружения высоких эмиссионных свойств углеродных нанотрубок (Ю.В. Гуляев и др., 1994) и получившая новый импульс развития с открытием графена и его уникальных электронных свойств (А. К. Geim, К. S. Novoselov, 2007), является одной из самых перспективных инновационных отраслей высоких технологий.

Новый вектор развития углеродной наноэлектроники -быстродействующая (включая чипы и сенсорные экраны), гибкая, прозрачная электроника - ориентирован на графеновые нанотехнологии. Графен, благодаря своей двумерной структуре атомарной толщины, атомы углерода в которой упакованы в гексагональную кристаллическую решетку, находит свое применение при конструировании самых различных электронных устройств: нанотранзисторов, плоских сверхтонких дисплеев, спиновых фильтров, суперконденсаторов, элементов памяти, сенсоров (С. Stampfer et al., 2008; Y.M. Lin et al, 2009; A. Saffarzadeh et al, 2011; Y. Wang et al, 2009; S.K. Hong et al, 2010). Транзисторы, элементы памяти, основа гибких

экранов, сенсоры биологических макромолекул на базе графена и его модификаций уже активно исследуются с целью дальнейшего серийного производства (Т. Kuila, 2011; Y. Huang, 2011). Особенно перспективным выглядит использование графеновых наноструктур для создания устройств эмиссионной электроники: наноэмиттеров в автокатодах (Zhong-Shuai Wu, 2009; SeokWoo Lee, 2009).

Для успешного применения графена в разработке электронных устройств нового поколения необходимо выполнение соответствующих требований, предъявляемых к используемому материалу. Одним из таких требований является управление электронными свойствами графена, что само по себе является актуальной задачей современной углеродной наноэлектроники. Эта задача успешно может быть решена с помощью молекулярного моделирования и вычислительного компьютерного эксперимента. Исследованию физико-химических свойств графеновых структур с помощью компьютерного моделирования посвящен ряд фундаментальных работ российских (O.E. Глухова, Ю.Е. Лозовик, JI.A. Чернозатонский, Е.Ф. Шека и др.) [1-27] и зарубежных авторов (P.M. Ajayan, Tapash Chakraborty, Elif Ertekin, Vivek B. Shenoy's, Yong-Wei Zhang и др.) [28-42]. Использование современных теоретических методов исследования позволяет прогнозировать ту атомную конфигурацию графеновой структуры, которая будет эффективной с позиции управления ее свойствами и обеспечения определенных качеств, необходимых для целей электроники: повышенная эмиссионная способность, заданный тип электронной проводимости, стабильность атомной структуры, механическая прочность и др.

К хорошо зарекомендовавшим себя теоретическим методам изучения наноструктур относятся высокоточные методы ab initio, методы функционала плотности - DFT, полуэмпирические методы (метод сильной связи -Transferable tight-binding potential), эмпирические методы (метод Бреннера -REBO, модель с силовым полем AMBER и др.). Эффективное сочетание

квантовых, эмпирических моделей с молекулярной динамикой позволяет изучать в режиме реального времени физические явления в многоатомных графеновых структурах при различных значениях температуры, при воздействии внешних нагрузок, во внешних электрических полях, в условиях адсорбции атомов как с образованием химических связей, так и в случае физического (ван-дер-ваальсового) взаимодействия.

Акцент в диссертационной работе сделан на изучение атомного и электронного строения графеновых структур как молекулярных систем: наночастиц и нанолент. Под графеновыми нанолентами понимались чешуйки однослойного графена, размеры которого в двух направлениях отличаются более чем в три раза; под наночастицами - в три и менее раз.

Цель диссертационной работы заключается в выявлении с помощью математического моделирования закономерностей управления электронными свойствами графеновых нанолент и графановых наночастиц путем модификации их атомного строения.

Для достижения цели решались следующие задачи:

• разработка методики расчета поля локальных напряжений атомной сетки наноструктуры;

• исследование влияния кривизны деформированной графеновой системы на её электронные свойства;

• исследование влияния деформации атомного каркаса на адсорбционные свойства графена;

• исследование закономерностей изменения топологии атомного каркаса и электронных свойств графеновых нанообъектов в случае адсорбции атомов водорода.

Методы исследования

В качестве методов исследования в работе использовались методы компьютерного моделирования, а именно квантово-химический метод сильной связи, эмпирические методы (КЕБО, АШЕВО и др.) и метод молекулярной динамики.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

1. Разработана и апробирована методика расчета поля локальных напряжений, позволяющая дать качественную картину деформации структуры и точно предсказать место её возможного разрушения. В отличие от известных способов расчета локальных напряжений структуры, где величина напряжения определялась как объемная плотность энергии, в предложенной методике под напряжением понимается величина разности между энергией атома деформированного каркаса и ненагруженного каркаса [43-45].

2. Разработанная методика расчета поля локальных напряжений позволяет прогнозировать стабильность атомной структуры деформированного графена и его электронные свойства, а именно степень регибридизации электронных облаков [46].

3. Впервые установлено, что с увеличением кривизны поверхности графена наблюдается убывание потенциала ионизации графеновых нанолент со структурой атомной каркаса типа armchair [43,47].

4. Показано, что потенциал ионизации криволинейных графеновых нанолент со структурой атомного каркаса типа armchair меньше, чем потенциал ионизации графеновых нанолент со структурой атомного каркаса типа zigzag.

5. С помощью предложенной методики спрогнозировано такое изменение атомной структуры графена, которое приведет к улучшению его адсорбционной способности [48].

6. Выявлена зависимость потенциала ионизации криволинейного графена от количества образующихся на его поверхности волнообразных изгибов: наименьшим потенциалам ионизации будет обладать графеновая нанолента со структурой атомного каркаса типа armchair, вышедшая в процессе осевого сжатия на одну полуволну.

Достоверность полученных результатов обусловлена их удовлетворительным совпадением с опубликованными теоретическими и

экспериментальными исследованиями в российских и зарубежных печатных изданиях.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработанная методика расчета поля локальных напряжений на атомах структуры, основывающаяся на эмпирическом подходе в расчете энергии одного атома, позволяет прогнозировать области появления дефектов атомной сетки (разрыв химической связи, адсорбция атомов), разрушение атомного каркаса и степень регибридизации электронных облаков на отдельных атомах.

2. Осевое сжатие графеновых нанолент проводит к появлению волнообразных изгибов, количество которых определяется топологией атомной сетки и длиной ленты. Перестройка атомной структуры графена, заключающаяся в уменьшении количества волнообразных изгибов по мере его сжатия, сопровождается снижением потенциала ионизации.

3. Потенциал ионизации криволинейных графеновых нанолент со структурой атомного каркаса типа armchair ниже по сравнению с потенциалом ионизации криволинейных графеновых нанолент со структурой атомного каркаса типа zigzag.

Научно-практическая значимость результатов

Разработанная и апробированная методика расчета поля локальных напряжений на атомах структуры может использоваться для обоснованного научного прогнозирования появления топологических дефектов в атомной сетке наноструктур в результате внешнего воздействия.

Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих российских и международных конференциях:

XVI Международной школе для студентов и молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофотонике «Saratov Fall Meeting» (Саратов, 2010, 2011 и 2012 г.);

VII Научной конференции для молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, 2010 и 2012 г.);

Четвертом заседании Московского семинара «Графен: молекула и кристалл» (Москва, 2012 г.);

The Conference and Marketplace for the Photonics, Biophotonics, and Laser Industry SPIE Photonics West BIOS (San Francisco, California, USA, 2011, 2012 и 2013 г.);

IV Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (DFMN-2011, Москва, 2011 г.),

1 -ой Всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых ученых «Функциональные наноматериалы для космической техники» (Москва, 2010 г.).

По материалам диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, 9 из которых - в изданиях, включенных в перечень рекомендуемых ВАК РФ. Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 12-01-31036, 1201-31038 и ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы" № 14.В37.21.1094.

Личный вклад

Соискатель принимал участие в составлении критического анализа проблемы, разработки математической модели деформированной графеновой наноленты, проведении расчетов, а также обсуждении и интерпретации полученных результатов.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 142 страницы, включая 45 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 94 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определена цель исследования, показана научная новизна и практическая значимость

полученных в рамках работы результатов, сформулированы основные положения и результаты, выносимые на защиту, описана структура работы.

Глава 1 посвящена анализу современных исследований атомного строения и свойств графена. В параграфе 1.1 излагаются основные представления об электронной структуре графена и его электронных свойствах. В параграфе 1.2 описаны некоторые модели современных устройств наноэлектроники на основе графена. В параграфе 1.3 описано влияние процесса гидрирования на атомное и электронное строение графенового слоя. В параграфах 1.4 и 1.5 решается задача выделения основных подходов к описанию атомной структуры и прочностных свойств графена.

Глава 2 посвящена методам расчета атомной структуры и характеристик криволинейного графена и его модификаций. Проведенный в Главе 1 критический анализ современных исследований атомного строения и свойств графена показал, что наличие рифления поверхности графенового листа является ключевым фактором для определения стабильности атомного каркаса графена как молекулярной системы. Однако, существующие методы расчета не дают качественную картину деформации графеновых структур и не позволяют прогнозировать изменения электронного строения в зависимости от степени кривизны графеновой поверхности.

В параграфе 2.1 излагается современное состояние проблемы поиска эффективного способа экспериментального и теоретического определения локальных напряжений атомной сетки графеновых наноструктур. Выявление местоположений максимально напряженных фрагментов атомной структуры позволило бы прогнозировать местоположение дефектов атомной сетки, разрушение структуры, а также влияние кривизны деформированного атомного каркаса на свойства графена, в том числе адсорбционные и электронные. Во всех существующих методах расчета напряжения атомной сетки величина напряжения определяется как давление (объемная плотность энергии), которое испытывает атом со стороны окружения. Поскольку

каждый атом в структуре постоянно испытывает воздействие со стороны ближайшего окружения, то даже в отсутствии внешнего воздействия со стороны соседних атомов напряжение, рассчитываемое подобным образом, никогда не будет равным нулю. То есть напряжение в данном случае показывает не степень деформации атомного каркаса, вызванной внешними факторами, а внутреннее взаимодействие атомов внутри рассматриваемой структуры, которое обусловливается, прежде всего, топологией структуры. На основе анализа возможных путей решения обозначенной выше проблемы в данной диссертационной работе был предложен оригинальный метод вычисления напряжения вблизи атома. В параграфах 2.2 и 2.3 описана концепция разработанного метода, а также результаты его апробации.

В основе метода лежит следующая идея. Напряжение на всех атомах наноструктуры, находящейся в основном состоянии, полагается равным нулю, независимо от того, где находится атом. Такая ситуация отвечает ненагруженному свободному состоянию наноструктуры. При этом каждый атом обладает собственной энергией, определяемой его природой и его окружением. Ненулевым напряжение принимается в том случае, если на атомный каркас действуют внешние факторы: внешняя деформирующая сила, адсорбирующиеся атомы, элиминирующиеся атомы и др. Поскольку в результате внешнего воздействия распределение энергии атомов изменяется, то величина разности между энергией атома деформированного каркаса и ненагруженного будет отражать степень деформации в данной точке структуры, то есть напряжение атомной сетки вблизи данного атома. Эту величину предлагается считать напряжением.

Апробация метода проводилась на исследовании графеновой наноленты с дефектом, вызванным гидрированием одного гексагона. В параграфе 2.3.1 с помощью разработанного метода проведено теоретическое исследование влияния кривизны атомной сетки на адсорбционную способность графена. Были изучены закономерности процесса хемосорбции атомарного водорода на криволинейной графеновой наноленте, состоящей из 550 атомов углерода

и имеющей длину 6.62 нм и ширину 1.99 нм. Показано, что атомы с наибольшим локальным напряжением графеновой сетки будут лучше удерживать атомы водорода и для десорбции атомов водорода надо затратить большую энергию. Именно эти атомы отличаются большей кривизной атомной сетки, то есть большей степенью регибридизации л-электронного облака с a-облаком, поэтому энергия С-Н связи у них выше.

В параграфе 2.3.2 с помощью разработанного метода расчета локальных напряжений атомного каркаса проводится прогнозирование появления дефектов атомной сетки деформированного графена. Рассматривалась возможность образования в криволинейном графене дефекта поворота С-С связи с появлением двух пяти- и двух семиугольников и дефекта разрыва С-С связи. В результате расчетов было установлено, что дефекты поворота связи в деформированном графене не возникают. Дефект разрыва С-С связи наблюдается только между атомами, локальное напряжение на которых составляет -1.8 ГПа.

В параграфе 2.4 излагаются основные положения метода сильной связи, использованного для оптимизации атомной структуры графена и расчета его электронного спектра.

В параграфе 2.5 описана концепция метода молекулярной динамики и метода атом-атомных потенциалов для исследования двухслойных графеновых наноструктур.

В параграфе 2.6 описана концепция эмпирического метода AIREBO, базирующегося на потенциале Бреннера для описания химически связанных атомов.

В Главе 3 в параграфах 3.1 и 3.2 проведено теоретическое исследование влияния кривизны на электронные свойства однослойного и двухслойного графена.

Объектами исследования были наноленты двух типов: armchair и zigzag. В качестве деформации рассматривалось осевое сжатие. Равномерное сжатие происходило вдоль направления продольной оси. Симуляция

процесса сжатия осуществлялась с помощью метода молекулярной динамики.

В ходе исследования было установлено, что сжатие графеновой наноленты приводит к тому, что плоская структура графена сменяется волнообразной. На основе проведенного симулирования процесса осевого сжатия графеновых нанолент armchair и zigzag можно заключить, что количество волнообразных изгибов, образующихся в сжатых лентах, определяется топологией атомной сетки и длиной структуры. Установлено, что для всех нанолент независимо от количества волнообразных изгибов на промежуточном этапе устойчивой является конфигурация структуры с одной дугой, достигаемой при различной величине сжатия.

В работе исследовано изменение потенциала ионизации коротких графеновых нанолент armchair (длина 71 Á) и zigzag (длина 66.5 Á) при осевом сжатии. В результате расчетов установлено, что наименьшим потенциалом ионизации в рамках проведенного исследования обладает нанолента armchair, сжатая до 90% исходной длины. Для графеновых нанолент zigzag потенциал ионизации ведет себя немонотонно. При переходе от плоской конфигурации к конфигурации с двумя волнообразными изгибами он снижается, а при выходе на одну дугу возрастает. Наименьший потенциал ионизации для наноленты zigzag в рамках данного исследования наблюдался у ленты, сжатой до 85% исходной длины. В целом, искривленные графеновые наноленты armchair имеют меньший потенциал ионизации, чем наноленты zigzag.

Исследование осевого сжатия двухслойного графена показало, что картина распределения полуволн на поверхности структуры имела схожий вид, что и для случая осевого сжатия однослойного графена. Были получены двухслойные наноленты zigzag с двумя, тремя и четырьмя волнообразными изгибами. Критическое напряжение на атомах каждого из графеновых слоев не превысило величины -1.6-1.7 ГПа.

В ходе процесса осевого сжатия было исследовано изменение электронной структуры двухслойного графена. Выводы об особенностях электронных свойств деформированных лент строились на основе данных об электронных плотностях состояний структуры. Результаты расчетов для двухслойных графеновых нанолент zigzag (длина 65 Á, ширина 19.88 Á) и armchair (71 Á, ширина 22.4 Á), сжатых до 98% исходной длины, показали, что для деформированного двухслойного графена armchair характерно увеличение плотности состояний вблизи HOMO-LUMO уровня электронного спектра по сравнению с плоским двухслойным графеном. Для деформированного двухслойного графена zigzag плотность л;-электронных состояний вблизи энергетической щели практически не меняется по сравнению с плоским двухслойным графеном. Потенциал ионизации деформированных двухслойных графеновых наноленты составляет -6.8 эВ.

Результаты исследования процесса деформация гидрированного графена- графана представлены в параграфе 3.3. Упругие свойства графановых наночастиц исследовались с помощью эмпирического метода AIREBO - адаптированного межмолекулярного потенциала Береннера. Объектом исследования были графановые наночастицы длиной 1-5 нм и шириной 2.4 нм. Установлено, что сжатие графана приводит к появлению фазового перехода: плоская конфигурация структуры становится волнообразной [49-50]. Расчеты энергии деформации показали, что существует такое значение деформации, при котором происходит резкий спад энергии, свидетельствующий о переходе от упругой деформации к пластической.

Электронные свойства графановых наночастиц изучались с помощью метода функционала плотности. В рамках этого метода рассчитывался электронный спектр структуры, по которому были определены потенциал ионизации и энергетическая щель спектра (энергетический интервал между последним заполненным уровнем и первым вакантным). В ходе исследования был выполнен ряд расчетов потенциала ионизации и

энергетической щели при последовательном наращивании атомного каркаса графановой частицы. Результаты расчетов показали, что потенциал ионизации и энергетическая щель гидрированного графена линейно убывают при увеличении размера структуры. Энергетическая щель спектра графана принимает значение порядка 7 эВ, на основании чего можно заключить, что графан является хорошим диэлектриком.

В заключении сформулированы основные полученные результаты выводы работы.

Автор выражает слова искренней благодарности своему научному руководителю д.ф.-м.н. Глуховой Ольге Евгеньевне за помощь в освоении методов исследования, написании статей, а также за ценные советы и указания.

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Слепченков, Михаил Михайлович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствие с целью работы и сформулированными задачами, получены следующие результаты:

Разработана и апробирована универсальная методика расчета поля локальных напряжений, позволяющая дать правильную качественную картину деформации структуры и верно предсказать место её возможного разрушения. В отличие от известных способов расчета локальных напряжений структуры, где величина напряжения определялась как объемная плотность энергии, в предложенной методике под напряжением понимается величина разности между энергией атома деформированного каркаса и ненагруженного каркаса.

Выявлено, что искривленному графену более выгодно адсорбировать водород по сравнению с плоским, о чем свидетельствует экзотермический характер реакции присоединения. Энтальпия реакции хемосорбции водорода уменьшается с ростом кривизны графеновой наноленты.

Впервые установлено, что с увеличением кривизны поверхности графена наблюдается убывание потенциала ионизации графеновых нанолент со структурой атомной каркаса типа armchair с 6.6 эВ до 6.5 эВ.

Установлено, что с увеличением кривизны поверхности графена наблюдается убывание потенциала ионизации графеновых нанолент со структурой атомной каркаса типа armchair.

Исследование процесса равномерного сжатия графеновых нанолент показало, что их поведение отличается от поведения сжатых пластин. Все наноленты уже при сжатии на 0.3-0.4% переставали быть плоскими, а при сжатии на 2% трансформировались в несколько волнообразных изгибов. При этом картина образования нескольких изгибов была промежуточной и уже при дальнейшем сжатии на 8-10% нанолента «выходила» на одну дугу. Количество изгибов на промежуточном этапе определяется топологией атомной сетки и длиной ленты.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Слепченков, Михаил Михайлович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лозовик Ю.Е. Плазмоника и магнитоплазмоника на графене и топологическом изоляторе // УФН. 2012. Вып. 182. №10. с. 1111-1116.

2. Efimkin D.K. Kul'bachinskii V.A., Lozovik Yu.E. Influence of disorder on electron-hole pairing in graphene bilayer // Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. 2011. Vol. 93.1. 4. P. 219-222.

3. Lozovik Yu.E., Sokolik A.A. Electron-hole pair condensation in graphene bilayer // Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. 2008. Vol. 87,1. 1,P. 55-59.

4. Лозовик Ю.Е., Меркулова С.П., Соколик A.A. Коллективные электронные явления в графене // УФН. 2008. Вып. 178. № 7. с. 757776.

5. Колесников А.А., Лозовик Ю.Е. Графеновый фотонный кристалл // Труды МФТИ. 2013. Т. 5. №1. с. 53-59.

6. Sheka E.F. Computational strategy for graphene: Insight from odd electrons correlation // International Journal of Quantum Chemistry. 2012. Vol.112. I. 18. P. 3076-3090.

7. Sheka E.F., Popova N.A. Odd-electron molecular theory of graphene hydrogenation // Journal of Molecular Modeling. 2012. Vol. 18. I. 8. P. 3751-3768.

8. Popova N.A., Sheka E.F. Mechanochemical Reaction in Graphane under Uniaxial Tension // Journal of Physical Chemistry C. 2011. Vol. 115. I. 48. P. 23745-23754.

9. Sheka E.F., Popova N.A., Popova V.A., Nikitina E.A., Shaymardanova L.H. A tricotage-like failure of nanographene // Journal of Molecular Modeling. 2011. Vol. 17.1. 5. P. 1121-1131.

10. Sheka E.F., Popova N.A., Popova V.A., Nikitina E.A., Shaymardanova L.H. Structure-sensitive mechanism of nanographene failure // Journal of Experimantal and Theoretical Physics. 2011. Vol. 112.1. 4. P. 602-611.

11. Sheka E.F., Chernozatonskii L.A. Graphene-Carbon Nanotube Composites // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. 2010. Vol. 7. I. 9. P. 1814-1824.

12. Sheka E.F., Chernozatonskii L.A. Broken spin symmetry approach to chemical reactivity and magnetism of graphenium species // Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. 2010. Vol. 110. I. l.P. 121132.

13. Sheka E.F., Chernozatonskii L.A. Chemical Reactivity and Magnetism of Graphene // International Journal of Quantum Chemistry. 2010. Vol. 110.

I. 10. P. 1938-1946.

14. Chernozatonskii L.A., Sheka E.F., Artyukh A.A. Graphene-nanotube structures: Constitution and formation energy // Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. 2009. Vol. 89.1. 7. P. 352-356.

15. Chernozatonskii L.A., Neverov V.S., Kukushkin A.B. A calculation model for X-ray diffraction by curved-graphene nanoparticles // Physica B-Condensed Matter. 2012. Vol. 407.1. 17. P. 3467-3471.

16. Chernozatonskii L.A., Artyukh A.A., Kvashnin D.G. Formation of graphene quantum dots by "Planting" hydrogen atoms at a graphene nanoribbon // Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. 2012. Vol. 95.1. 5. P. 266-270.

17. Artyukh A.A., Chernozatonskii L.A., Sorokin P.B. Mechanical and electronic properties of carbon nanotube-graphene compounds // Physica Status Solidi (B): Basic Solid State Physics. 2010. Vol. 247. I. 11-12. P. 2927-2930.

18. Chernozatonskii L.A., Sorokin P.B., Belova E.E., Bruening J., Fedorov A.S. Superlattices consisting of "lines" of adsorbed hydrogen atom pairs on graphene // Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. 2007. Vol. 85.1. l.P. 77-81.

19. Poklonski N.A., Siahlo A.I., Vyrko S.A., Popov A.M., Lozovik Yu.E., Lebedeva I.V., Knizhnik A.A. Graphene-Based Nanodynamometer // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. 2013. Vol. 10. I. 1, P. 141-146.

20. Efimkin D.K., Lozovik Yu.E., Sokolik A.A. Electron-hole pairing in a topological insulator thin film // Physical Review B. 2012. Vol. 86. I. 11. P. 115436.

21. Lozovik Yu.E., Ogarkov S.L., Sokolik A.A. Condensation of electron-hole pairs in a two-layer graphene system: Correlation effects // Physical Review B. 2012. Vol. 86.1. 4. P. 045429.

22. Popov A.M., Lebedeva I.V., Knizhnik A.A., Lozovik Y.E., Potapkin B.V. Barriers to motion and rotation of graphene layers based on measurements of shear mode frequencies // Chemical Physics Letters. 2012. Vol. 536. P. 82-86.

23. Lozovik Y.E., Sokolik A.A. Influence of Landau level mixing on the properties of elementary excitations in graphene in strong magnetic field // Nanoscale Research Letters. 2012. Vol. 7. P. 134.

24. Глухова O.E., Колесникова A.C. Эмпирическое моделирование продольного растяжения и сжатия графеновых наночастиц и нанолент // Физика твердого тела. 2011. Т. 53. В. 9. с. 1850-1855.

25. Glukhova О.Е., Kirillova I.V., Saliy I.N., Kolesnikova A.S., Slepchenkov M.M. Design of graphene nanoparticle undergoing axial compression: quantum study // Proc. of SPIE. 2011. Vol. 7910. P. 791011.

26. Глухова О.Е., Кириллова И.В., Жничков Р.Ю., Слепченков М.М., Хватов И.А. Прочностные свойства 1D- и 20-размерных углеродных структур как наноматериала для космических технологий // Наноструктуры. Математическая физика и моделирование. 2011. Т. 5. №1. С 5-38.

27. Glukhova О.Е., Saliy I.N., Kolesnikova A.S., Kossovich E.L., Slepchenkov M.M. Carbon nanotube+graphene quantum dots complex for biomedical applications // Proc. of SPIE. 2013. Vol. 8596. P. 859612.

28. Guo F., Silverberg G., Bowers S., Kim S.P., Datta D., Shenoy V., Hurt R.H. Graphene-Based Environmental Barriers // Environ. Sci. Technol. 2012. Vol. 46 I. 14. P. 7717-7724

29. Reddy C.D., Zhang Y.W., Shenoy V.B. Patterned graphone-a novel template for molecular packing // Nanotechnology. 2012. Vol. 23. I. 16. P. 165303.

30. Reddy C.D., Zhang Y.W., Shenoy V.B. Influence of substrate on edge rippling in graphene sheets // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2011. Vol. 19.1. 5. P. 054007

31. Shenoy V.B. Focus section on graphene modelling: morphology, defect mechanics and growth // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2011. Vol. 19. I. 5. P. 050201

32. Reddy C.D., Cheng Q.H., Shenoy V.B., Zhang Y.W. Interfacial properties and morphologies of graphene-graphane composite sheets // J. Appl. Phys. 2011. Vol. 109.1. 5 P. 054314

33. Bagri A., Grantab R., Medhekar N.V., Shenoy V.B. Stability and Formation Mechanisms of Carbonyl- and Hydroxyl-Decorated Holes in Graphene Oxide //J. Phys. Chem. C. 2010. Vol. 114.1. 28. P.12053-12061.

34.Vastola G., Zhang Y.W., Shenoy V.B. Experiments and modeling of alloying in self-assembled quantum dots // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2012. Vol. 16.1. 2, P. 64 - 70.

35. Ramasubramaniam A., Medhekar N.V., Shenoy V.B. Substrate-induced magnetism in epitaxial graphene buffer layers // Nanotechnology. 2009. V. 20. I. 27. P. 275705.

36. Reddy C.D., Ramasubramaniam A., Shenoy V.B., Zhang Y.W. Edge elastic properties of defect-free single-layer graphene sheets // Appl. Phys. Lett. 2009. Vol. 94.1. 10. P. 101904.

37. Shenoy V.B., Reddy C.D., Ramasubramaniam A., Zhang Y.W. Edge-Stress-Induced Warping of Graphene Sheets and Nanoribbons // Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 101.1. 24. P. 245501.

38. Harrisa S.J., Rahanib E.K., Shenoy V.B. Direct In Situ Observation and Numerical Simulations of Non-Shrinking-Core Behavior in an MCMB Graphite Composite Electrode // J. Electrochem. Soc. 2012. Volume 159. I. 9. P. A1501-A1507.

39. Ajayan P.M., Drexler C., Tarasenko S.A., Olbrich P., Hirmer M., Mliller F. et al. Magnetic quantum ratchet effect in graphene // Nature Nanotechnology. 2013. Vol. 8.1. 2. P. 104-107.

40. Ajayan P.M., Dani K.M., Lee J., Sharma R., Galande C.M., Dattelbaum A.M. et al. Intraband conductivity response in graphene observed using ultrafast infrared-pump visible-probe spectroscopy // Physical Review B. 2012. Vol. 86,1. 12, P. 125403.

41.Najmaei S., Liu Z., Ajayan P.M., Lou J. Thermal effects on the characteristic Raman spectrum of molybdenum disulfide (MoS2) of varying thicknesses //Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 100.1. 1. P. 013106.

42. Ajayan P.M., Essig S., Marquardt C.W., Vijayaraghavan A., Dehm S., Hennrich F., Ou F. et al. Phonon-Assisted Electroluminescence from

Metallic Carbon Nanotubes and Graphene // Nano Letters. 2010. Vol. 10. I. 5. P. 1589-1594.

43. Glukhova O.E., Slepchenkov M.M. Influence of the curvature of deformed graphene nanoribbons on their electronic and adsorptive properties: theoretical investigation based on the analysis of the local stress field for an atomic grid // Nanoscale. 2012. Issue 11. P. 3335-3344.

44. Глухова O.E., Слепченков M.M. Теоретическое исследование распределения локальных напряжений графеновой наноленты // Нано-и микросистемная техника. 2011. №7. с. 2-4.

45. Глухова О.Е., Кириллова И.В., Колесникова А.С., Слепченков М.М. Теоретическое прогнозирование разрушения и свойств деформированных наноструктур с помощью анализа поля локальных напряжений атомной сетки Материалы IV Международной конференции "Деформация и Разрушение Материалов и Наноматериалов". Москва. 25-28 октября 2011 г. М: ИМЕТ РАН, 2011. с. 757-760.

46. Глухова О.Е., Кириллова И.В., Слепченков М.М., Шунаев В.В. Теоретическое исследование свойств деформированных графеновых наноструктур // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. 2012. Т. 12. Сер. Математика. Механика. Информатика, вып. 4. с. 66-71.

47. Глухова О.Е., Жничков Р.Ю., Слепченков М.М. Программный комплекс для наноэлектроники // Нано- и микросистемная техника. 2012. № 1. с. 5-11.

48. Glukhova О.Е., Kirillova I.V., Glukhova О.Е. Slepchenkov М.М. The curvature influence of the graphene nanoribbon on its sensory properties // Proc. of SPIE 2012. Vol. 8233. P. 82331B-1-82331B-6.

49. Glukhova O.E., Saliy I.N., Zhnichkov R.Y., Khvatov I.A., Kolesnikova A.S., Slepchenkov M.M. Elastic properties of graphene-

graphane nanoribbons // Journal of Physics: Conference Series 2010. Vol. 248. P. 012004.

50. Глухова O.E., Слепченков M.M. Электронные и упругие свойства графана - нового материал электроники: квантово-химическое и эмпирическое исследования // Нано- и микросистемная техника 2010. № 8. с. 22-24.

51. Dubois S.M., Zanolli Z., Declerck X., Charlier J.-C. Electronic properties and quantum transport in Graphene-based nanostructures // Eur. Phys. J. В 2009. Vol. 72. P. 1-24.

52. Farmer D.B., Avouris P. Operation of Graphene Transistors at Gigahertz Frequencies // Nano Lett. 2009. Vol. 9.1. 1. P. 422-426.

53. Li Y., Jiang X., Liu Z. Strain Effects in Graphene and Graphene Nanoribbons: The Underlying Mechanism // Nano Res. 2010. Vol. 3. P. 545556.

54. Choi S.-M., Jhi S.-H., Son Y.-W. Effects of strain on electronic properties of grapheme // Phys. Rev. B. 2010. Vol. 81. P. 081407.

55. Xia F., Mueller Т., Lin Y.M., Valdes-Garcia A. and Avouris P. Ultrafast graphene photodetector // Nature Nanotechnology. 2009. Vol. 4. P. 839-843.

56. Lin Y.-M., Dimitrakopoulos C., Jenkins K.A., Farmer D. В., Chiu H.-Y., Grill A., Avouris P. // 100-GHz Transistors from Wafer-Scale Epitaxial Graphene // Science. 2010. Vol. 327.1. 5966. P. 662.

57. Basua J., Kumar Basub J., Bhattacharyyaa Т. K. The evolution of graphene-based electronic devices // International Journal of Smart and Nano Materials. 2010. Vol. 1.1. 3. P. 201-223.

58. Novoselov K.S., Falko V.l., Colombo L., Geliert P. R., Schwab M. G., Kim K. A roadmap for graphene // Nature. 2012. Vol. 490. P. 192-200.

59. Xia F., Farmer D.B., Lin Y.M., Avouris P. Graphene Field-Effect Transistors with High On/Off Current Ratio and Large Transport Band Gap at Room Temperature // Nano Lett. 2010. Vol. 10. P. 715-718.

60. Bae S., Kim H., Lee Y., Xu X., Park J.S., Zheng Y. et al. Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes // Nature Nanotechnology. 2010. Vol. 5. P. 574-578.

61. AlZahrani A.Z., Srivastava G.P. Structural and electronic properties of H-passivated graphene // Applied Surface Science. 2010. Vol. 256. P. 57835788.

62. Xue K., Xu Z. Strain effects on basal-plane hydrogenation of graphene: A first-principles study // Applied Physics Letters. 2010. Vol. 96. P. 063103.

63. Flores M.Z.S., Autreto P.A.S., Legoas S.B., Galvao D.S. Graphene to graphane: a theoretical study // Nanotechnology. 2009. Vol. 20. P. 465704.

64. Wojtaszek M., Tombros N., Caretta A., van Loosdrecht P. H. M., van Wees B. J. A road to hydrogenating graphene by a reactive ion etching plasma // Journal of Applied Physics. 2011. Vol. 110. P. 063715.

65. Aoa Z.M., Peeters F.M. Electric field: A catalyst for hydrogenation of graphene // Applied Physics Letters. 2010, Vol. 96. P. 253106.

66.Yafei Li,Zhen Zhou, Panwen Shen, and Zhongfang Chen Structural and Electronic Properties of Graphane Nanoribbons // J. Phys. Chem. C 2009, 113, 15043-15045.

67. Fiori G., Lebegue S., Betti A., Michetti P., Klintenberg M., Eriksson O., Iannaccone G. Simulation of hydrogenated graphene field-effect transistors through a multiscale approach // Physical Review B. 2010. Vol. 82. P. 153404.

68. Frank O., Tsoukleri G., Parthenios J., Papagelis K., Riaz I., Jalil R., Novoselov K.S., Galiotis C. Compression Behavior of Single-Layer Graphenes // ACS Nano. 2010. Vol. 4. P. 3131-3138.

69. Tsoukleri G., Parthenios J., Papagelis K., Jalil R., Ferrari A., Geim A.K., Novoselov K.S., Galiotis C. Subjecting a graphene monolayer to tension and compression // Small 2009. Vol. 5. P. 2397-2402.

70. Poot M., van der Zant H.S.J. Nanomechanical properties of few-layer graphene membranes // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 92. P. 063111.

71. Jiang J.-W., Wang J.-S., Li B. Young's modulus of graphene: A molecular dynamics // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 80. P. 113405.

72. Meyer J.C., Geim A.K., Katsnelson M.I., Novoselov K.S., Booth T.J., Roth S. The structure of suspended graphene sheets // Nature. 2007. Vol. 446. P. 60-63.

73. Kim E.-A., Castro Neto A.H. Graphene as an electronic membrane // Europhys. Lett. 2008. Vol. 84. P. 57007.

74. Neek-Amal M., Peeters F.M. Nanoindentation of a circular sheet of bilayer graphene//Phys. Rev. B. 2010. Vol. 81. P. 235421.

75. Shen S., Atluri S.N. Atomic-level Stress Calculation and Continuum-Molecular System Equivalence // Computer Modeling In Engineering & Sciences 2004. Vol. 6.1. 1. P. 91-104.

76. Namilae S., Chandra N., Shet C. Mechanical behavior of functionalized nanotubes // Chemical Physics Letters. 2004. Vol. 387. P. 247-252.

77. Cheung K.S., Yip S. Atomic - level stress in an inhomogeneous system // J. Appl. Phys. 1996. Vol. 70. P. 5688-5690.

78. Lutsko J.F. Generalized expressions for the calculation of elastic constants by computer simulation // J. Appl. Phys. 1989. Vol. 65. P. 2991.

79. Cormier J., Rickman J.M., Delph T.J. Stress calculation in atomistic simulations of perfect and imperfect solids // J. Appl. Phys. 2001. Vol. 89. P. 99-104.

80. Pei Q.X., Zhang Y.W., Shenoy V.B. A molecular dynamics study of the mechanical properties of hydrogen functionalized graphene // Carbon. 2010. Vol. 48. P. 898-904.

81. Huang В., Yu J., Wei S.H. Strain control of magnetism in graphene decorated by transition-metal atoms // Phys. Rev. B. 2011. Vol. 84. P. 075415.

82. Choi H., Lee E.K., Cho S.B., Chung Y.C. Effects of uniaxial strains on the magnetic properties and the electronic structures of Fe/graphene system: An ab initio study // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 111. P. 07C306.

83. Zheng Q., Li Z., Geng Y., Wang S., Kim J.K. Molecular Dynamics Study of the Effect of Chemical Functionalization on the Elastic Properties of Graphene Sheets // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2010. Vol. 10. P. 1-5.

84. Shao Y., Wang J., Wu H., Liu J., Aksay I.A., Lina Y. Graphene Based Electrochemical Sensors and Biosensors: A Review // Electroanalysis. 2010. Vol. 22. P. 1027- 1036.

85. Bunch J.S., van der Zande A.M., Verbridge S.S., Frank I.W., Tanenbaum D.M., Parpia J.M., Craighead H.G., McEuen P.L. Electromechanical Resonators from Graphene Sheets // Science. 2007. Vol. 315. P. 490-493.

86. Bunch J.S., van der Zande A.M., Verbridge S.S., Frank I.W., Tanenbaum D.M., Parpia J.M., Craighead H.G., McEuen P. L. Impermeable Atomic Membranes from Graphene Sheets // Nano Letters. 2008. Vol. 8. P. 2458-2462.

87. Wang Y., Мак C.H. Chemical Transferable Tight-Binding Potential for Hydrocarbons // Physics Letters. 1994. Vol. 235.1. 1-2 P. 37-46.

88. Харрисон У. Электронная структура и свойства твердых тел: физика химической связи, М.:Мир. 1983. Т.1. 381 с.

89. Goodwin L. A new tight binding parametrization for carbon // J. Phys.: Cond. Matter. 1991. Vol. 3.1. 22, P. 3869-3873.

90. Глухова O.E., Терентьев O.A. Теоретическое изучение зависимостей модулей Юнга и кручения тонких однослойных углеродных нанотрубок zigzag и armchair от геометрических параметров // Физика твердого тела. 2006. Т. 48. Вып. 7. с. 1329-1335.

91. Glukhova О.Е. Dimerization of miniature С2о and С28 fullerenes in nanoautoclave // Journal of Molecular Modeling. 2011. Vol. 17.1. 3. P. 573 -576.

92. Глухова О.Е. Изучение механических свойств углеродных нанотрубок стручкового типа на молекулярно-механической модели // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2009. Т. 12. № 1. с.69-75.

93. Stuart S.J., Tutein A.B., Harrison J.A. A reactive potential for hydrocarbons with intermolecular interactions // Journal of Chemical Physics. 2000. Vol. 112.1. 14. P. 6472-6486.

94. Глухова O.E., Кириллова И.В., Салий И.Н., Колесникова А.С., Коссович Е.Л., Слепченков М.М., Савин А.Н., Шмыгин Д.С. Теоретические методы исследования наноструктур // Вестник СамГУ -Естественнонаучная серия. 2012. №9. с. 106-117.