Квазикристаллы диамана

Обновлено: 23 дек. 2021 г.

Квазикристаллы представляют большой интерес для исследователей с момента их открытия Дэном Шехтманом в 1984 году, которое дало начало новой области материаловедения благодаря уникальным трехмерным структурам и их свойствам. Квазикристаллы – это структуры с квазипериодическим упорядочением без пространственной периодичности. С момента открытия было сообщено и подтверждено существование сотен квазикристаллов различного состава.

В 2018 году первые двумерные (2D) квазикристаллы, основанные на двухслойном графене с относительным углом поворота между слоями 30°, были получены методом микромеханического отщепления. Стоит отметить, что такой квазикристалл не имеет химической связи между слоями в отличие от известных собственных объемных аналогов.

 

В нашей работе мы предлагаем первый двумерный квазикристалл, полностью состоящий из sp3-гибридизованных атомов углерода, а именно квазикристалл диамана. Данная наноструктура основана на несоизмеримой решетке двух графеновых слоев, повернутых друг относительно друга на угол 30° с полностью гидрированными или фторированными поверхностями. Здесь гидрирование/фторирование слоев приводит к образованию межслоевых ковалентных связей.

В работе проведен подробный анализ особенностей атомной структуры квазикристалла. Методами функционала электронной плотности (DFT) и молекулярной динамики (MD) проведены исследования термодинамической стабильности, а также электронных и механических свойств таких материалов. Сравнение с периодическими аппроксимантами и AB-диаманами показывает, что квазикристаллическая структура является более жесткой и более хрупкой.

Наше исследование показывает, что квазикристаллический диаман является перспективным материалом, открывающим новый путь к синтезу неорганических квазикристаллов различного состава с уникальным набором физико-химических свойств.

 

Результаты работы были опубликованы в журнале Applied Surface Science (IF=6.707).

 

Ознакомиться с работой вы можете, перейдя по ссылке: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151362





8 просмотров