Влияние гидрирования атома углерода на его осаждение на графен

Х.И. Жабборов, А.Н. Улукмурадов, И.Д. Ядгаров, Н.И. Иброхимов ORCID logo показать трудоустройства и электронную почту
Получена 14 октября 2021; Принята 11 декабря 2021;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Х.И. Жабборов, А.Н. Улукмурадов, И.Д. Ядгаров, Н.И. Иброхимов. Влияние гидрирования атома углерода на его осаждение на графен. Письма о материалах. 2022. Т.12. №1. С.27-31
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2022-1-27-31

Аннотация

Методом молекулярной динамики было обнаружено, что процессы осаждения гидрированных и дегидрированных атомов углерода на бездефектном графене зависят от степени гидрирования атомов углерода.В этой статье обсуждается возможность функционализации графена осаждением атомов углерода с разной степенью гидрирования и влияние гидрирования на вероятность осаждения с использованием компьютерного моделирования. Согласно результатам компьютерного моделирования, энергия связи одиночного атома углерода, метина, метилена и метила составляет более 1 эВ. Это соответствует хемосорбции, что означает, что химические связи образуются за счет неспаренных валентных электронов падающих частиц и бездефектного графена. Метан не имеет неспаренных валентных электронов и в исследованном диапазоне энергий осаждения его хемосорбция на графене не наблюдается. Рассматривается свободный атом углерода с различной степенью его гидрирования: метан СН, метилен СН2, метил СН3 и метан СН4. Установлено, что если осаждаемые частицы C, CH, CH2 и CH3 образуют связанное состояние с графеном, то эти частицы располагаются вблизи характерных точек с разной вероятностью нахождения в этих точках над графеном. Изучены процессы осаждения гидрированных и негидрированных атомов углерода с кинетическими энергиями 1.0, 1.2, 1.5, 2.3 и 3.1 эВ на графен. Установлено, что процессы осаждения негидрированных и гидрированных атомов углерода на бездефектный графен зависят от степени гидрирования атома углерода: чем более гидрирован атом углерода, тем меньше вероятность его хемосорбции на графене. Метан, как полностью гидрированный атом углерода, не хемосорбируется на графене при энергиях осаждения от 1 до 3.1 эВ. Также наблюдается, что максимальная вероятность хемосорбции C, CH, CH2 и CH3 на графене имеет место при энергии осаждения около 2.3 эВ.

Ссылки (35)

1. A. K. Geim, K. S. Novoselov. Nature Mater. 6, 183 (2007). Crossref
2. Y. Zhang, Y.-W. Tan, H. L. Stormer, P. Kim, et al. Nature. 438, 201 (2005). Crossref
3. K. S. Novoselov, Z. Jiang, Y. Zhang, et al. Science. 315 (5817), 1379 (2007). Crossref
4. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, et al. Nature. 438 (7065), 197 (2005). Crossref
5. K. Wang, M. Xu, Y. Gu, et al. Nano Energy. 31, 486 (2017). Crossref
6. R. Gholizadeh, Y.-X. Yu. J. Phys. Chem. C. 118, 28274 (2014). Crossref
7. R. Gholizadeh, Y.-X. Yu. Appl. Surf. Sci. 357, 1187 (2015). Crossref
8. Y.-X. Yu. Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 16819 (2013). Crossref
9. A. Hussain, S. Ullah, M. A. Farhan, M. A. Saqlain, F. Sato. New J. Chem. 41, 10780 (2017). Crossref
10. R. Gholizadeh, Y.-X. Yu, Y. J. Wang. Appl. Surf. Sci. 420, 944 (2017). Crossref
11. A. M. Bayoumy, H. Elhaes, O. Osman, K. T. Kholmurodov, T. Hussein, M. A. Ibrahim. Biointerface Res. Appl. Chem. 10 (1), 4837 (2020). Crossref
12. S. Maruyama, Y. Miyauchi, T. Edamura, Y. lgarashi, S. Chiashi, Y. Murakami. Chem. Phys. Lett. 375, 553 (2003). Crossref
13. F. V. Ferreira, M. Mariano, L. S. S. Lepesqueur, I. F. Pinheiro, L. G. Santos, J. Burga Sanchez, D. H. S. Souza, C. Y. Koga-Ito, et al. Mater. Sci. Eng. C. 98, 800 (2019). Crossref
14. O. Lehtinen, N. Vats, G. Algara-Siller, P. Knyrim, U. Kaiser. Nano Lett. 15 (1), 235 (2015). Crossref
15. A. A. Dzhurakhalov, V. G. Stelmakh, N. Yu. Turaev, I. D. Yadgarov. Uzbek Physical Journal. 17 (6), 400 (2015).
16. V. G. Stelmakh, I. D. Yadgarov. Letters on Materials. 9 (3), 344 (2019). (in Russian) [В.Г. Стельмах, И.Д. Ядгаров. Письма о материалах. 9 (3), 344 (2019).]. Crossref
17. B. C. Wood, Sh. Y. Bhide, D. Dutta, V. S. Kandaga, A. D. Pathak. Journal of Chemical Physics. 137, 054702 (2012). Crossref
18. D. V. Alyabev, I. D. Yadgarov, M. Sh. Kurbanov, A. N. Ulukmuradov, V. G. Stelmakh. J. Phys.: Conf. Ser. 1686, 012060 (2020). Crossref
19. H. J. Li, D. J. Qian, M. Chen. ACS Appl. Mater. Interfaces. 7, 25162 (2015). Crossref
20. K. R. Reddy, C. H. V. Reddy, M. N. Nadagouda, et al. J. Environ. Manage. 238, 25 (2019). Crossref
21. H. Enamul, Y. Yusuke, M. Victor, et al. Chem. -Asian J. 13, 3561 (2018). Crossref
22. T. Ueno, T. Yoshioka, J. i. Ogawa, et al. Synth. Met. 159, 2170 (2009). Crossref
23. P. A. Denis. Chem. Phys. Lett. 492 (4-6), 251 (2010). Crossref
24. H. G. Shiraz, O. Tavakoli. Renew Sustain Energy Rev. 74, 104 (2017). Crossref
25. D. W. Boukhvalov, M. I. Katsnelson, A. I. Lichtenstein. Phys Rev B. 77, 035427 (2008). Crossref
26. D. C. Elias, et al. Science. 323 (5914), 610 (2009). Crossref
27. S. Patchkovskii, et al. Proc Natl Acad Sci USA. 102 (30), 10439 (2005). Crossref
28. D. W. Brenner, O. A. Shenderova, J. A. Harrison, S. J. Stuart, B. Ni, S. B. Sinnot. J. Phys: Condens. Matter. 14, 783 (2002). Crossref
29. D. P. Kosimov, A. A. Dzhurakhalov, F. M. Peeters. Phys Rev B. 78, 235433 (2008). Crossref
30. Y. Yamayose, Y. Kinoshita, Y. Doi, A. Nakatani, T. Kitamura. Europhys Lett. 80, 40008 (2007). Crossref
31. Q. Lu, M. Arroyo, R. Huang. J Phys D Appl Phys. 42, 102002 (2009). Crossref
32. C. D. Reddy, S. Rajendran, K. M. Liew. Nanotechnology. 17, 864 (2006). Crossref
33. A. A. Dzhurakhalov, F. M. Peeters. Carbon. 49, 3258 (2011). Crossref
34. D. W. Brenner. Phys. Rev. B. 42, 9458 (1990). Crossref
35. V. K. Tewary, B. Yang. Phys Rev B. 81, 039904 (2009). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Arifov Institute of Ion-Plasma and Laser Technologies - grant No. OT-F2-46