Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2020
Ключевые слова: двумерные материалы, компьютерное моделирование, метал-органические каркасные наноструктуры, dft, топологические состояния, электронные корреляции
Аннотация: 1. Выполнены первопринципные расчеты атомной и электронной структуры, спиновой поляризации профилей потенциальной энергии гетероструктуры, состоящей из железопорфирина, осажденного на графене (FeP/графен). Показано, что все конфигурации незначительно отличаются по энергии и могут быть реализованы при нормальных условиях. FeP на повПоказать полностьюерхности графена обладает отрицательной энергией обменного взаимодействия (FM-AFM) равной -6,25 мкэВ, что свидетельствует о наличии в системе слабого ферромагнитного упорядочения, которое будет переходить в парамагнитное уже при низких температурах, что в свою очередь создает условия достаточно длительного периода распада спинового состояния. Таким образом, подобные системы могут быть использованы для перспективных спиновых квантовых приложений.??2. Исследованы эффекты топологической и квантовой стабильности ряда низкоразмерных атомарных решеток аллотропов углерода с неэквивалентными подрешетками. Было установлено, что неэквивалентные подрешетки могут приводить к топологической нестабильности за счет некомпенсированных структурных напряжений. Была сформулирована и доказана теорема о топологической стабильности. Было показано, что линейная трансляционная симметрия в ряде случаев вызывает искусственную стабилизацию низкоразмерных решеток, склонных к изгибу. Были сформулированы условия квантовой стабильности низкоразмерных наноструктур на основе решений однородных и неоднородных волновых уравнений д'Аламбера, и было показано что формирование конечных наноструктур, либо гетероструктур на подложках, в ряде случаев должно приводить к их стабилизации. ??3. Был рассмотрен механизм снятия спинового вырождения в низкоразмерных суперрешетках пористых наноматериалов с нарушенной локальной инверсионной и трансляционной симметрией за счет экстремальных локальных электрических полей, генерируемых за счет переносов заряда с атомов-допантов на структурные фрагменты экстремальной кривизны. В качестве примеров были рассмотрены перфорированные биграфены различной конфигурации, допированные атомами лития, кальция и алюминия. Было показано, что даже в случае допирования четным количеством электронов (Ca), энергия расщепления спиновых состояний оказалась равной 0.037 eV, c локализацией спиновой плотности на ионе кальция с магнитным моментом на элементарную ячейку, равным 0.14 µB/элементарная ячейка.??4. Используя слабосвязанную [Li+@C60] NTf2-соль, мы получили и проанализировали монослои Li@C60 на Cu(111), которые содержат беспрецедентно большое количество молекул Li@C60. Это позволило нам получить данные об энергии и пространственном распределении суператомных молекулярных орбиталей конденсированных островков Li@C60. Мы обнаружили, что s-SAMO Li+@C60 локализован в пределах C60, в то время как pz-SAMO проявляет значительную делокализацию между молекулами, образующими свободноэлектронную зону. Было обнаружено, что делокализованное состояние pz-САМО в островке Li+@C60 очень стабильны благодаря жесткой и однородной адсорбции Li@C60 на Cu(111). Устойчивая и выраженная природа этих делокализованных состояний может быть полезна в приложениях переноса электронов через Li@C60.??5. Были рассчитаны оптические спектры гибридных полимеров на основе 3-(3-пиридил)-5-(4-пиридил)-1,2,4-триазола (3,4-Hbpt). Все соединения проявляют значительную термическую стабильность и проявляют фотофлуоресцентные свойства, возникающие в результате π-π* перехода лиганда. Наблюдается перестраиваемое излучение от ультрафиолетового до видимого диапазона для двух комплексов.??6. Были разработаны и исследованы гетероструктуры на основе адатомов Fe и Mn на 2D пленках g-C3N4 различной морфологии. Явление спонтанной спиновой поляризации g-C3N4 и различные электронные свойства были теоретически исследованы в рамках теории функционала плотности. Было обнаружено, что гетероструктура (Mn)@(g-CN1)2 обладает полуметаллическими свойствами с шириной запрещенной зоны в α-канале равной 0,5 эВ. Структуры состава (Fen)@g-CN1, n=2,3) демонстрируют различные полупроводниковые свойства, определяемые структурой и количеством адатомов Fe в элементарных ячейках. Наличие нескольких независимых центров Fe, образующих многоатомные кластеры, отрывает богатые возможности использования подобного материала в сфере гетерогенного катализа. Установлено, что все рассмотренные гетероструктуры могут служить перспективными квантовыми материалами в различных спиновых приложениях.??7. Используя формализм Элиашберга, было найдено, что в ранее предложенных нами полимерах на основе тетраокса[8]циркулена TOC–Ca может наблюдаться сверхпроводимость с критической температурой Tс = 14,5 К, что находится в диапазоне типичных сверхпроводящих материалов на основе углерода. Поэтому, сочетая подтвержденную сверхпроводимость и возможное длительное время жизни спина в дублете Ca, такие материалы могли бы стать идеальной платформой для реализации квантовых битов.??8. Исследованы металлоорганические полимеры на основе тетраоксо[8]циркулена (TOC#1) и переходных металлов Co, Cr, Fe, Ni, Pd, Sc и Ti. Изучена природа магнитных состояний и механизм обмена, который приводит к магнитному упорядочению, рассчитаны параметры обменного взаимодействия между ближайшими соседями атомами переходных металлов. Магнитное упорядочение обусловлено суперобменом через pz орбитали кислорода и делокализованные электроны проводимости (π-систему углерода). Наибольшая интенсивность спиновой плотности локализована на атомах переходных металлов. Для ферромагнитных полимеров TOC#1-Me исследованы магнитоанизотропные свойства. ??9. Выполнен расчёт электронных, оптических и транспортных свойств кристаллов октатио[8]циркулена и тетратиотетраселено[8]циркулена. Выявлено сильное межмолекулярное взаимодействие в кристаллах, которое приводит к высоким транспортным свойствам.??В отчетном периоде было опубликовано 4 статьи в международных журналах из списка Scopus и Web of Science в журналах Q1 и Q2