КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-12-00399
НазваниеХимически индуцированный фазовый переход в низкоразмерных структурах
Руководитель Сорокин Павел Борисович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС" , г Москва
Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-203 - Поверхность и тонкие пленки
Ключевые слова графен, диаман, алмазная плёнка, фазовый переход, CVD, LPE, DFT
Код ГРНТИ29.19.22
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Контролируемое изменение структуры наноматериалов на атомном уровне является важнейшей задачей современного материаловедения. Влияние поверхности выражается в необходимости учёта размера наноструктур при описании их стабильности. Особенно отчётливо данная проблема проявляется при исследовании фазовой трансформации наноматериалов, когда их энергия начинает зависеть не только от внешних условий, но и от вклада поверхностных эффектов. Например, классическая фазовая диаграмма Банди углерода меняется при уменьшении толщины углеродной плёнки, давление фазового перехода графит-алмаз увеличивается, что отражает увеличение нестабильности алмаза при уменьшении его размера.
При достижении атомарной толщины алмазные плёнки должны демонстрировать ряд крайне привлекательных физических свойств, однако их синтез требует принципиально иных подходов. Естественным для сегодняшней науки кажутся два пути синтеза наноматериала: способы «сверху-вниз» и «снизу-вверх». Способ «сверху-вниз», когда макроскопический материал разделяется до необходимой наноструктуры, не рассматривался, поскольку, вероятно, является невозможным получение алмазных плёнок нанометровой толщины путём разделения кристалла алмаза.
Способ «снизу-вверх» (необходимая наноструктура синтезируется из наноструктур меньших размеров), кажется, для данного случая наиболее привлекательным, хотя и, безусловно, требует преодоления ряда нетривиальных научных проблем. Традиционный метод химического осаждения из газовой фазы неприменим для решения задачи получения алмазов атомарной толщины из-за высокой скорости роста алмазных слоёв и их неоднородности на атомном уровне. Поэтому в данной работе будет рассмотрен другой вариант получения алмазных плёнок, когда исходным материалом является не пар, а двухслойная графеновая плёнка. Образование алмазных пленок происходит путём контролируемой химической реакции двух графеновых листов со сторонними атомами – главным образом водородом или фтором. Такой способ будет опробован нами экспериментально, а теоретически мы детально изучим механизм трансформации графеновых слоёв не только в случае бислойного графена, но также и других структур на основе слабо связанных слоёв – двухслойных углеродных нанотрубок и родственных наноматериалов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Сорокин П.Б., Якобсон Б.И.
Two-Dimensional Diamond—Diamane: Current State and Further Prospects
Nano Letters, 21, 13, 5475-5484 (год публикации - 2021)
10.1021/acs.nanolett.1c01557
Публикации
1.
Варламова Л.А., Ерохин С.В., Сорокин П.Б.
The Role of Structural Defects in the Growth of Two-Dimensional Diamond from Graphene
Nanomaterials, 12, 22, 3983 (год публикации - 2022)
10.3390/nano12223983
2.
Варламова Л.А., Ерохин С.В., Ларионов К.В., Сорокин П.Б.
Diamane Oxide. Two-Dimensional Film with Mixed Coverage and a Variety of Electronic Properties
The Journal of Physical Chemistry Letters, 13, 11383 (год публикации - 2022)
10.1021/acs.jpclett.2c02943
3.
Емелин Е.В., Чо Х.Д., Корепанов В.И., Варламова Л.А., Ерохин С.В., Ким Д.Ю., Сорокин П.Б., Панин Г.Н.
Formation of diamane nanostructures in bilayer graphene on langasite under irradiation with a focused electron beam
Nanomaterials, 12, 4408 (год публикации - 2022)
10.3390/nano12244408
Публикации
1.
Емелин Е.В., Чо Х.Д., Корепанов В.И., Варламова Л.А., Климчук Д.О., Ерохин С.В., Ларионов К.В., Ким Д.Ю., Сорокин П.Б., Панин Г.Н.
Resistive Switching in Bigraphene/Diamane Nanostructures Formed on a La3Ga5SiO14 Substrate Using Electron Beam Irradiation
Nanomaterials, 22, 13, 2978 (год публикации - 2023)
10.3390/nano13222978
2. Ерохин С.В., Сорокин П.Б., Руфф Р.С. Fluorination of Single-Wall Carbon Nanotubes: Towards "Diamond Nanoribbons" The Journal of Physical Chemistry C (год публикации - 2023)
3.
Томилин Л.Ф., Ерохин С.В., Небогатикова Н.А., Антонова И.В., Гутаковский А.К., Володин В.А., Корнеева Е.А., Сорокин П.Б.
2D diamond structures in multilayer graphene: Simulation and experimental observation
Carbon, 220, 118832 (год публикации - 2024)
10.1016/j.carbon.2024.118832