Graphenes and CNTs: adatoms, islands, nanocrystals, and intercalants as interacting multipoles

Анотація

Функціоналізацію (адсорбцію) графену та вуглецевих нанотрубок (ВНТ) досліджено у випадку перенесення заряду між молекулою (адатомом), яка функціоналізує, та субстратом (графенами або ВНТ). Розглянуто розрахунки переносу заряду з перших принципів. Показано, що електростатичні диполі, які обумовлені перенесенням заряду, описують взаємодію між адсорбованими атомами або острівцями (кластерами) при низькій концентрації, тобто на початковій та проміжній стадії функціоналізації. Показано, що у графіті, бі- та триграфенах інтеркальовані атоми можна описати електростатичними квадруполями. Обчислено величину цих квадруполів та показано, що їх осі спрямовані нормально до шарів. На поверхні ВНТ адсорбовані нанокристали (кластери) описуються як електростатичні квадруполі. Величину цих квадруполів обчислено та показано, що їх осі спрямовані уздовж ВНТ. На великих відстанях розраховано енергії взаємодії та сили відштовхування кластерів. Результати пояснюють однорідний розподіл адсорбованих частинок та кластерів, що виявлено експериментально.