Физика
Структура гибридных углеродных фаз, формирующихся из гексагонального графена
М. И. Тиньгаев,
Е. А. Беленков Челябинский государственный университет, Челябинск, Россия
Аннотация:
В результате теоретического анализа формирования структуры sp
${}^2$+sp
${}^3$-гибридных углеродных фаз на основе слоев гексагонального графена установлена возможность формирования восьми основных структурных разновидностей таких соединений. В этих полиморфных разновидностях все трёх- и четырёхкоординированные атомы находятся в эквивалентных структурных позициях. Структура новых углеродных фаз была геометрически оптимизирована методом молекулярной механики MM+. В результате выполненных расчётов были найдены структурные параметры гибридных фаз. Кристаллические решётки фаз относятся к гексагональной, орторомбической, триклинной или моноклинной сингониям. В их элементарных ячейках содержится 6, 12 или 18 атомов. Плотность фаз изменяется в диапазоне от 2.97 до 3.65 г/см
${}^3$. В шести фазах количество sp
${}^3$-гибридизированных атомов в два раза больше, чем число атомов в состоянии sp
${}^2$-гибридизации, а в двух остальных фазах наоборот — sp
${}^2$-атомов вдвое больше, чем sp
${}^3$. Значения длин межатомных связей и углов между ними отличаются от величин, характерных как для графита, так и для алмаза. Значения деформационных параметров, характеризующих степень отличия структурных состояний атомов в гибридных фазах от состояний в графите и алмазе, минимальные для фаз L
${}_6$a7 и L
${}_6$a8.
Ключевые слова:
графен, гибридизация, компьютерное моделирование, полиморфизм, кристаллическая структура.
УДК:
538.915+541.7/.73
Поступила в редакцию: 22.06.2018
Исправленный вариант: 20.07.2018
DOI:
10.24411/2500-0101-2018-13409