Синтез, трансформация, электронные и трибологические свойства углеродных нано- и гетероструктур

Данный проект направлен на разработку принципиально новых методов синтеза, трансформации и модификации углеродных наноструктур, исследование соответствующих им атомистических механизмов процессов, а также на теоретические исследования структуры, электронных, механических и трибологических свойств углеродных наноструктур и гетероструктур на их основе. С использованием нового, разработанного в исследовательской группе в рамках инициативных проектов РФФИ и не имеющего мировых аналогов алгоритма CompuTEM для описания взаимодействия электронного пучка с атомами наноструктуры будет проведено моделирования нового способа создания и трансформации нанообъектов и наноструктур при одновременном воздействии облучения электронами в просвечивающем электронном микроскопе и действии катализатора, присоединенного к острию зонда: разрезания графена, получение аморфных диэлектрических полосок на графене (что дает возможность рисовать электрическую схему на слое графена), получение нанообъекта, состоящего из чередующихся участков нанотрубки и полосок графена. Будет предложен метод синтеза из нанолент графена длинных и кратных углеродных атомарных цепочек и определен атомистический механизм их образования с помощью атомистического моделирования и расчетов методом функционала плотности. Будет исследовано заживление больших отверстий в нанотрубках при облучении электронами. Будет предложен и исследован с помощью моделирования новый атомистический механизм отбора распространенных изомеров фуллеренов. На основе расчетов методом функционала плотности с ван-дер-ваальсовой поправкой будет 1) исследован фазовый переход соизмеримость-несоизмеримость в гетероструктуре графен с небольшим покрытием водородом – гексагональный нитрид бора; 2) исследовано влияние краев и дефектов на трибологическое поведение несоизмеримых слоев двумерных материалов. Будет исследовано влияние кулоновского взаимодействия на свойства многочастичной системы дираковских безмассовых электронов в графене и графеновых нано- и гетероструктурах в сильном магнитном поле. Также будет проведена методическая работа по подгонке параметров потенциала Бреннера 1) под энергии, характеризующие перестройку связей в углеродных наноструктурах, 2) под упругие свойства графена.