Национальный научный центр
Харьковский физико-технический институт

главная ННЦ ХФТИ | english |
Научно-производственный комплекс
Возобновляемые источники энергии и ресурсосберегающие технологии (НПК ВИЭРТ)

Термодинамика графанов: структурно-фазовые переходы и критические явления

  Теоретически и методами многоуровневого (multiscale) моделирования исследованы процессы синтеза, структура и термодинамика графанов CHθ (0 < θ ≤ 1) — различных по стехиометрии, энергетике и симметрии дальнего порядка основного состояния полиморфных модификаций инновационного функционального материала на основе графена, которые получают осаждением потоков атомов водорода на графен в условиях конкуренции однослойной хемосорбции и десорбции.

  Введена систематика упорядоченных фаз графана по выражающимся простыми дробями степеням покрытия θ = 1/4, 1/3, 1/2, 2/3 и 3/4 графена водородом, Показано, что существование по меньшей мере одной из этих фаз (параграфана С4Н, θ = 1/4) подтверждено экспериментом.

Фазовые диаграммы графанов
Рисунок 1 – Фазовые диаграммы графанов

  Впервые построены фазовые диаграммы графанов в переменных «температура – хим. потенциал» и «температура – степень покрытия θ» (см. Рис. 1). На них обнаружен фазовый переход II рода типа «порядок–беспорядок» с критической температурой Tc, зависящей от степени покрытия θ и от симметрии упорядоченной низкотемпературной фазы.

 Для термодинамической интерпретации фазовых диаграмм графана предложен эффективный феноменологический гамильтониан решеточной модели типа Изинга и построена соответствующая среднеполевая теория.

Таблица 1 – Рассчитанные критические температуры фазового перехода «порядок–беспорядок» для различных упорядоченных структур графана
{n1n2n3} θGS Тип упорядочения λGS Tc
{003} 1/4 Параграфан C4H: сотовое (honeycomb) 3 0.506 7.03 3.56
{101} 1/3 Ортопараграфан C3H: треугольное (triangle) 6 0.607 7.78 4.72
{123} 1/2 Ортографан C2H: квадратное (square) 4 0.567 6.25 3.54
{232} 2/3 Антиортопараграфан C3H2: треугольное (triangle) 6 0.607 7.78 4.72
{243} 3/4 Антипараграфан C4H3: сотовое (honeycomb) 3 0.506 7.03 3.56

 Получены количественно описывающие данные моделирования методом кинетического Монте-Карло аналитические формулы для критической температуры Tc фазового перехода, выражение для свободной энергии Гиббса и уравнение состояния графанов. Это позволяет численно и аналитически рассчитывать их восприимчивости (теплоёмкость, сжимаемость и т. п.), важные для прогнозирования их свойств в приложениях в качестве функционального материала современной наноэлектроники.
  2008- © НПК ВИЭРТ
| главная ННЦ ХФТИ | english | карта сайта | контакты |
НПК ВИЭРТ: Украина, 61108,
г.Харьков, ул. Академическая, 1
Тел.: +38 (057) 335-64-47
Design : A.N. Odeychuk      thank to : u · com