Разработка микроструктурных моделей сложных кристаллических решеток с целью описания упругих свойств графена и алмаза
Диссертация
Результаты работы обсуждались на семинарах в следующих организациях: Институт проблем машиноведения РАН (Санкт-Петербург), кафедра теоретической механики СПбГПУ (Санкт-Петербург), Дом ученых СПбНЦ РАН (Санкт-Петербург), Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН (Москва), Институт Геохимии и Аналитической Химии им. В. И. Вернадского РАН (Москва), Институт химической физики им. Н. Н… Читать ещё >
Список литературы
- Аннин Б. Д., Коробейников С. Н., Бабичев А. В. Компьютерное моделирование выпучивания нанотрубки при кручении. // Сибирский журнал индустриальной математики. 2008. т. 11, № 1. С. 3−22.
- Беленков Е. А., Ивановская В. В., Ивановский А. Л. Наноалмазы и родственные углеродные материалы. Компьютерное материаловедение. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 86 с.
- Беринский И. Е., Иванова Е. А., Кривцов А. М., Морозов Н. Ф. Применение моментного взаимодествия к построению устойчивой модели кристаллической решетки графита // Изв. РАН. МТТ. 2007. № 5. С. 6−16.
- Беринский И. Е. Упругие и тепловые свойства идеальных кристаллов. / Беринский И. Е. и др.: под редакцией А. М. Кривцова. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2009. 144 с.
- Бызов А. П., Иванова Е. А. Математическое моделирование момент-ных взаимодействий частиц с вращательными степенями свободы. // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2007. № 2. С. 260 268.
- Вахрушев А. В., Липанов А. М., Суетин М. В. Моделировние процессов адсорбирования водорода наноструктурами. // Альтернативнаяэнергетика и экология. 2007. № 1(45). С. 22 29.
- Галимов Э. М., Кудин А. М., Скоробогатский В. Н. и др. Экспериментальное подтверждение синтеза алмаза в процессе кавитации. // ДАН. 2004. Т. 395, № 2. С. 187 191.
- Голъдштейн Р. В., Ченцов А. В. Дискретно-континуальная модель на-нотрубки. // Изв. РАН. МТТ. 2005. № 4. С. 57−74
- Голъдштейн Р. В., Осипенко Н. М., Ченцов А. В. К определению прочности наноразмерных объектов. // Изв. РАН. МТТ. 2008. № 3. С. 164−181.
- Голъдштейн Р. В., Городцов В. А., Лисовенко Д. С. Мезомеханика многослойных нанотрубок и наноусов. // Физическая мезомеханика. 2008. Т. И, вып. 6. С. 25−42.
- Городцов В. А., Лисовенко Д. С. Упругие свойства графитовых стержней и многослойных углеродных нанотрубок (кручение и растяжение) // Известия РАН. МТТ. 2005. № 4. С. 42−56.
- Даниленко В. В. Синтез и спекание алмаза вызрывом. М.: Энергоатом-издат. 2003. 272 с.
- Даниленко В. В. Из истории открытия синтеза наноалмазов. // Физика твердого тела. 2004. Т. 46, вып. 4. С. 581−584
- Долматов В. Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза. Получение, свойства, применение. Спб.: Изд-во СПбГПУ. 2003. 344 с.
- Долматов В. Ю., Веретенникова М. В., Марчуков В. А., Сущее В. Г. Современные промышленные возможности синтеза наноалмазов. // Физика твердого тела. 2004. Т. 46, вып. 4. С. 596−600
- Долматов В. Ю. Детонационные наноалмазы: синтез, строение, свойства и применение. // Успехи химии. 2007. Т. 76, вып. 4. С 375−396
- Дьячков П. Н. Углеродные нанотрубки: строения, свойства, применения. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2006. 293 с.
- Жилин П. А. Прикладная механика. Теория тонких упругих стержней. Учебное пособие. СПб: Изд-во СПбГПУ. 2007. 101 с.
- Иванова Е. А., Кривцов А. М., Морозов Н. Ф, Фирсова А. Д. Учет мо-ментного взаимодействия при расчете изгибной жесткости наноструктур // Доклады Академии наук. 2003. Т. 391, № 6. С. 764−768.
- Иванова Е. А., Кривцов А. М., Морозов Н. Ф., Фирсова А. Д. Описание кристаллической упаковки частиц с учетом моментных взаимодействий // Изв. РАН. МТТ. 2003. № 4. С. 110−127.
- Иванова Е. А., Кривцов А. М., Морозов Н. Ф. Получение макроскопических соотношений упруости сожных кристаллических решеток при учете моментных взаимодействий на микроуровне// ПММ. 2007. Т. 71, Вып. 4. С. 595−615.
- Кривцов А. М., Морозов Н. Ф. Аномалии механических характеристик наноразмерных объектов.// Доклады Академии наук. 2001. Т. 381., Вып. 3. С. 345 347.
- Кривцов А. М., Морозов Н. Ф. О механических характеристиках наноразмерных объектов.// Физика твердого тела. 2002. Т. 44, Вып. 12. С. 21 582 163.
- Кривцов А. М. Деформирование и разрушение твердых тел с микроструктурой М.: Физматлит. 2007. 304 с.
- Кривцов А. М. Упругие свойства одноатомных и двухатомных кристаллов. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та. 2009. 124 с.
- Лурье А. И. Теория упругости. М.: Наука. 1970. 940 с.
- Нанотехнологии. Азбука для всех / Под. ред. Третьякова Ю. Д. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2009. 2-е изд. испр. и доп. 368 с.
- Павлов И. С. Упругие волны в двумерной зернистой среде. // Проблемы прочности и пластичности: Межвуз. сборник. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета. 2005. Вып. 67. С. 119 131.
- Пул Ч., Оуэне Ф. Нанотехнологии. Издание 4-е, исправленное и дополненное. М.: Техносфера. 2009. 336 с.
- Романченко В. На ближних подступах к эре графеновой электроники URL:http://www.3dnews.ru/editorial/itelgraphene/ (размещено 10.05.2009)
- Самардак А. Графен: новые методы получения и последние достижения URL: http://elementy.ru/news/430 857 (размещено 30.09.08)
- Сегал М. Прорыва ждите через год. Пер. с англ. URL: http://www.nanometer.ru/2009/10/27/12 566 498 911 870 156 800.html (дата обращения: 27.08.2010).
- Теслепко В. Перспективы наноалмазов. http: //rough-polished. com/ги/analytics/31 816. html (размещено 19.10.2009)
- Товстик П. E., Товстик Т. П. Модель двухмерного графитового слоя. // Вестник СПбГУ. 2009. Вып. 3. С. 134 142
- Товстик Т. П. Построение модели нанотрубок и фуллерена. // Межд. конф. «Пятые Поляховские Чтения». Избранные труды. СПб. 2009. С.333−338.
- Фок В. А. Начала квантовой механики. М.: Наука, 1976. 376 с. Часть IV. стр. 273 279.
- Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века. М.: Техносфера. 2003.336 с.
- Хартри Д. Расчёты атомных структур. М.: ИИЛ, 1960. 256 с.
- Шумилов В. А. Основы физики ультразвука. Л.: Изд-во ЛГУ. 1980.280 с.
- Яновский Ю. Г., Никитина Е. А., Никитин С. М., Карнет Ю. Н. Квантово-механические исследования механизма деформации углеродных нанотрубок. // Механика композиционных материалов и конструкий. 2009. т. 15, т. с. 345−368.
- Яновский Ю. Г., Никитина Е. А., Карнет Ю. Н., Никитин С. М. Квантово-мехаиические исследования механизма деформации и разрушения графена. // Физическая мезомеханика. 2009. т. 12, № 4. с. 61−70.
- Ailingег N. L., Yuh Y. Н., Lii J.-H. Molecular mechanics. The MM3 force field for hydrocarbons. 3. The van der Waals' potentials and crystal data for aliphatic and aromatic hydrocarbons. //J. Am. Chem. Soc. 1989. V. 111. № 23. 8576−8582.
- Arroyo M., Belytschko T. Finite crystal elasticity of carbon nanotubes based on the exponential Cauchy-Born rule // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. 115 415
- S. Bhagavantam, J. Bhimuassenachar. Elastic Constants of Diamond. // Proc. Roy. Soc. London., Ser. A. 1946. V. 187. № 1010 P. 381−384.
- Blakslee 0. L., Proctor D. G., Seldin Е. J., Spence G. В., Weng T. Elastic constants of compression-annealed pyrolytic graphite. //J. Appl. Phys. 1970. V. 41, № 8. P. 3373−3382.
- Bosak A., Krisch M., Mohr M., Maultzsch J., Thompsen C. Elasticity of single-crystalline graphite: inelastic X-ray scattering study. // Phys. Rev. B. 2007 V. 75.15 3408(4).
- Bowman J. C., Krumhansl J. A. The Low-Temperature Specific Heat of Graphite. // J. Phys. Chem. Solids. 1958. V.6. № 4 P. 367−379.
- Brenner D. W. Empirical Potential for Hydrocarbons for Use in Simulating the Chemical Vapor Deposition of Diamond Films // Phys. Rev. B. 1990. V. 42. № 15. P. 9458−9471.
- Brenner D. W., Shenderova 0. A., Harrison J. A., Stuart S. J., Ni В., Sinnott S. B. A second-generation reactive empirical bond order (REBO) potential energy expression for hydrocarbons. //J. Phys.: Condens. Matter. 2002. V. 14. P. 783 802
- Case D. A., Cheatham T. E., Darden T., Gohlke H., Luo R., Merz K. M., Onufriev A., Simmerling C. Wang B., Woods R. The Amber biomolecular simulation programs. // J. Computat. Chem. 2005. V. 26. № 16. P. 1668−1688.
- Cornell W. D., Cieplak P., Bayly C. I., Gould I. R., Merz K. M., Ferguson D. M. et al. A second generation force-field for the simulation of proteins, nucleic acids and organic molecules.// J. Am. Chem. Soc. 1995. V. 117. P. 5179−5197
- Galimov E. M. On Possibility of Natural Diamond Synthesis under Conditions of Cavitation, occurring in a Fast- moving Magmatic Melt. // Nature. 1973. V. 243. P. 389 391.
- Gelin B. R. Molecular Modeling of Polymer Structures and Properties. Hanser/Gardner Publishers, Cincinnati. 1994. 168 P.
- Frank I. W., Tanennbaum D. N., Van der Zande A. M., McEuen P. L. Mechanical properties of suspensed graphene sheets. // J. Vac. Sci. Technol. B. 2007-V. 25,№ 6. P. 2558−2561.
- Fu Z.-J., Ji G.-F., Chen X.-R., Gou Q.-Q. First-Principle calculations for elastic and thermodynamic properties of diamond. // Commun. Theor. Phys. (Beijing, China). 2009. vol51. P. 1129−1134.
- Fukumoto A. First-Principles pseudoelectrical calculations of the elastic properties of diamond, Si and Ge. // Phys. Rev. B. 1990. V. 42, № 12. P. 7462−7469.
- Gauster W. B., Fritz I. J. Pressure and temperature depencences of the elastic constants of compression-annealed pyrolytic graphite. // J. Appl. Phys. 1974. V. 45, № 8. P. 3309−3314.
- Gilman J. «/.Origins of the outstanding mechanical properties of diamond. // Springer-Verlag, Mat. Res. Innovat. 2002.V.6 № 3. P112−117.
- Grimsditch M. H., Ramdas А. К. Brillouin scattering in diamond. // Phys. Rev. 1975 V. В 11. № 10. P. 3139−3148
- Grimsditch M. Shear elastic modulus of graphite. //J. Phys. C: Solid State Phys. 1983. V. 16. P. L143-L144.
- Hass J. et. al. Highly ordered graphene for two dimensional electronics. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. 143 106
- Хартри Д. Расчёты атомных структур. М.: ИИЛ, 1960. 256 с.
- Hearmon R. F. S. The Elastic Constants of Anisotropic Materials. // Rev. Modern. Phys. 1946. V.18, № 3. P. 409−440.
- Hernandez Y., Nicolosi V., Lotya M. et al. High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite //Nature Nanotechnology. 2008. V.3. P. 563−568
- Hohenberg P., Kohn W. 1964. 11 Phys. Rev. V.136. P. B864B871
- Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature. 1991. V. 354, № 6348. P. 56−58.
- Zakharchenko К. V., Katsnelson M. I., Fasolino A. Finite temperature lattice proprerties of graphene beyond the quasiharmonic approximation. // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 102 46 808
- Kohn W. and Sham L. J. Self-consistent equations including exchange and correlation effects. // Phys. Rev. 1965. V. 140 PA1133A1138
- Kudin К. K., Scuseria G. E., Yakobson В. I. C2 °F, BN and С nanoshell elasticity from ab initio computations // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. 235 406.
- G. Le Lay et al. Physics and chemistry of silicene nano-ribbons. // Applied Surface Science. V. 256, № 2. P. 524 529
- Lee C., Wei X., Kysar J. W., Hone J. Measurment of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene. //Science. 2008. V. 321. P. 385−388.
- Li C., Chou T. W. A structural mechanics approach for the analysis of carbon nanotubes. // Int. J. Solids Struct. 2003. V. 40. № 10. P. 2487−2499.
- Li C., Chou T. W. Quantized molecular structural mechanics modeling for studying the specific heat of single-walled carbon nanotubes// Phys. Rev. B. 2005. V. 71. 75 409
- Li X., Zhang G., Bai X. et al. Highly conducting graphene sheets and Langmuir-Blodgett films. // Nature Nanotechnology. 2008. V. 3. P. 538−542
- Li X., Wang .X, Zhang L., Lee S., Dai H. Chemically Derived, Ultrasmooth Graphene Nanoribbon Semiconductors. // Science. 2008. V.319. №. 5867. P. 12 291 232
- Lin Y.-M., Dimitrakopoulos C'., Jenkins K. A., Farmer D. B., Chiu H.-Y., Grill A., Avouris Ph. 100-GHz Transistors from Wafer-Scale Epitaxial Graphene. // Science. 2010. V. 327., № 5966. P. 662
- Levy M. Universal variational functionals of electron densities, firstorder density matrices, and natural spin-orbitals and solution of the h-representability problem. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1979. V. 76. P. 6062 6065.
- Markham H. F. 1965. National Phisical Laboratory measurements (UK), presented Musgrave, M. J. P., Diamond Conference, Reading (unpublished)
- McSkimin H. J., Bond W. L. Elastic Moduli of Diamond. // Phys. Rev. 1957. V.105. P. 116−987.
- McSkimin H. J., P. Andreatch. Elastic Moduli of Diamond as a Function of Pressure and Temperature. //J. Appl. Phys. 1972. V. 43. № 7. P. 2944−2948.
- Meyer J. C., Geim A. K., Katsnelson M. I., Novoselov K. S., Booth T. G., Routh. S. The structure of suspended graphene sheets. // Nature. 2007. V.446. P. 60 63
- Mounet N., Marzari N. First-principles determination of the structural, vibrational and thermodynamic properties of diamond, graphite andderivatives. // Phys. Rev. B. 2005. V.71. 205 214
- Nicklow R., Wakabayashi N., Smith H. G. Latice Dynamics of Pyrolitic Graphite. // Phys. Rev. B. 1972. V. 5. P. 4951−4962.
- Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V., Jiang D., Zhang Y., Dubonos S. V., Grigorieva I. V., Firsov A. A. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. // Science. 2004. V. 306. № 5696 P. 666−669.
- Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V., Jiang D., Katsnelson M. I., Grigorieva I. V., Dubonos S. V., Firsov A. A. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene. // Nature. 2005. V. 438. P. 197−200
- Odegard G. M., Gates T. S., Nicholson L. M., Wise K. E. Equivalent-Continuum Modeling of Nano-Structured Materials // Compos. Sci. Technol. 2002. V. 62. № 14. P. 1869−1880
- Parvizi F., et. al. Graphene Synthesis via the High Pressure High Temperature Growth Process. // Micro Nano Lett. 2008. V.3. P. 29
- Ponder J. W., Case D. A. Force fields for protein simulations. // Adv. Prot. Chem. 2003. V. 66. P. 27−85.
- Poot M., Van der Zant S. J. Nanomechanical properties of few-layer graphene membranes. //Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. 63 111.
- Pavlov I. S., Potapov A. IMaugin G. A. A 2D Granular Medium With Rotating Particles. // Int. J. of Solids and Struct. 2006. V.43,№ 20. P. 6194—6207.
- Prince E., Wooster W. A. Determination of elastic constants of crystals from diffuse reflections of X-rays. III. Diamond. //Acta crystallogr. 1953. V. 6, P. 450−454.
- Reddy C. D., Rajendran S., Liew K. M. Equilibrium configuration and continuum elastic properties of finite sized graphene. // Nanotechnology. 2006. V. 17. P. 864−870.
- Rollings E. et. al. Synthesis and characterization of atomically thin graphite films on a silicon carbide substrate. //J. Phys. Chem. Solids. 2006. V. 67. 2172
- Ruoff R. R., Qian D., Liu W. K. Mechanical properties of carbon nanotubes: theoretical predictions and experimantal measurements. // C. R. Physique. 2003. V.4. P. 993−1008
- Scarpa F., Adhikari S., Srikantha Phani A. Effective elastic mechanical properties of single layer graphene sheets. // Nanotechnology. 2009. V. 20. P. 65 709
- Schedin F. et. al. Detection of Individual Gas Molecules Absorbed on Graphene. // Nature Materials. 2007. V.6. P. 652.
- Scott Bunch J. et al. Electromechanical Resonators from Graphene Sheets. // Science. 2007. V. 315, P. 490.
- Scott Bunch J. et al. Impermeable Atomic Membranes from Graphene Sheets. // Nano Lett. 2008. V. 8, № 8. P. 2458−2462
- Sears A., Batra R. C. Macroscopic properties of carbon nanotubes from molecular-mechanics simulations. // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. № 23. P. 235 406
- Seldin E. J., Nezbeda C. W. Elastic Constants and Electron-Microscope Observations of Neutron-Irradiated Compression-Annealed Pyrolytic and Single-Crystal Graphyte // J. Appl. Phys. 1970. V. 41, № 8. P. 3389−3400.
- Springer Handbook of Nanotechnology/ Edit. B. Bhushan. Springer-Verlag. 2004. 783 P.
- Staley N. et. al. Lithography-free fabrication of graphene devices. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 143 518
- Stankovich S.- Dikin D., Geoffrey H. B. et al. Graphene-based composite materials. // Nature 2006. V. 42. P. 282−285
- Superlubricity/ Eds. A. Erdemir and J.-M. Martin. Amsterdam: Elsevier. 2007. 524 P.
- Tersoff J. New empirical approach for the structure and energy of covalent systems. // Phys. Rev. B. 1988. V.37. № 12. P. 6991−7000.
- Tersoff J. Empirical Interatomic Potential for Carbon, with Applications to Amorphous Carbon. // Phys. Rev. B. 1988. V.61. № 25. P. 2879−2882.
- Tserpes K. I., Papanikos P. Finite element modeling of single-walled carbon nanotubes. // CompositesB. 2005. V. 36. P.468−477.
- Valalvala P. K., Odegard G. M. Modelling techniques for determination of mechanical properties of polymer nanocomposites. // Rev. Adv. Mater. Sci. 2005. V.9. P. 34−44.
- Vvedensky D. D. Multiscale modelling of nanostructures. // J. Phys.: Condens. Matter. 2004. V.16, № 50. P. R1537-R1576.
- Wan H., Delale F. A structural mechanics approach for predicting the mechanical properties of carbon nanotubes.// Meccanica. 2010. V. 45, P. 43−51.
- Wang J. J. et. al. Free-standing subnanometer graphite sheets. // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 1265.
- Yakobson B. I., Brabeck C. J., Bernholc J.// Nanomechanics of Carbon Tubes: Instabilities beyond Linear Response. Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76. № 14. P. 2511−2514.
- Zhang P., Huang Y., Gao H., Hwang K. C. Fracture nucleation in singlewall carbon nanotubes under tension: A continuum analysis incorporatinginteratomic potentials.// Trans ASME. J. App. Mech. 2002. V. 69. № 4. P. 454−458
- Zhang P., Huang Y., Geubelle P. H., Klein P. A., Hwang K. C. The elastic modulus of single-wall carbon nanotubes: a continuum analysis incorporating interatomic potentials. // Int. J. Solids and Struct. 2002. V.39., № 13 P. 3893−3906