-Модификация одно-, двух- и трехслойного графена азотом и кислородом с последующей интеркаляцией литием в условиях сверхвысокого вакуума

Основной целью проекта является экспериментальное и теоретическое изучение модельной системы «слоистый углеродный материал, модифицированный азот- и кислородсодержащими соединениями и интеркалированный атомами лития» в контролируемых условиях сверхвысокого вакуума на атомном уровне. Мотивацией исследования данной системы является практическая важность понимания процессов, происходящих в слоистом углеродном аноде в Li-ионных батареях и конденсаторах. Нахождение механизмов взаимодействий на атомном уровне должно позволить осознанно создавать энергоемкие и быстродействующие источники энергии. В проекте предлагается создание моно-, би- и трехслойного графена на поверхности монокристалла Ni(111) и/или никелевой фольги методом термопрограммируемого синтеза, разработанного авторами проекта и успешно примененного для создания монокристаллов квазисвободного монослойного графена, и изучение окисления грарфена в атмосфере молекулярного кислорода. Помимо этого планируется разработка синтеза азотсодержащих графенов с разной степенью легирования азотом. Для этого будут использованы исходные азотсодержащие углеводороды (триазин, пиридин и другие). Все созданные системы - чистые,азотированные и окисленные графены - будут подвергнуты интеркаляции литием. Основным экспериментальным методом исследования является сверхвысоковакуумная сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия в широком температурном интервале 5-300 К. Помимо этого будут задействованы электронная спектроскопия (электронная оже- и EELFS-спектроскопия) и термодесорбционная масс-спектрометрия. Атомные структуры и процессы на поверхности будут теоретически моделироваться с использованием теории функционала плотности и теории переходного состояния.