О.Е. Глухова – д.ф.-м.н., профессор, зав. кафедрой радиотехники и электродинамики, 

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

E-mail: GlukhovaOE@info.sgu.ru

В.В. Митрофанов – аспирант, кафедра радиотехники и электродинамики, 

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

E-mail: ip.boyar@gmail.com

М.М. Слепченков – к.ф.-м.н., доцент, кафедра радиотехники и электродинамики, 

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского E-mail: slepchenkovm@mail.ru

Разработана универсальная методика построения элементарных ячеек композитных наноструктур, названная методом «лупы». С помощью разработанной методики выявлены топологические модели термодинамически устойчивых структур нового углеродного материала – гибридной графен-нанотрубной пленки, представляющей собой два монослоя графена с трубками zigzag, укладывающимися между графеновыми листами и ковалентно связанными с ними. Впервые установлен механизм энергетически выгодного ковалентного связывания трубок и графенового листа. Показано, что термодинамически устойчивыми топологическими моделями являются композиты с трубками (10,0), (12,0), (14,0), (16,0) и (18,0) при межтрубном расстоянии 9, 10, 11, 12 и 13 гексагонов (энтальпия образования <−0,2 ккаль/моль∙атом).

1. Wang W., Ozkan M., Ozkan C.S. Ultrafast high energy supercapacitors based on pillared graphene nanostructures // J. Mater. Chem. A, 2016. V. 4. P. 3356−3361.
2. Glukhova O.E., Kolesnikova A.S., Slepchenkov M.M., Shmygin D.S. Atomic structure of energetically stable carbon nanotubes/graphene composites // Phys.Solid State. 2015. V. 57. P. 1009−1013.
3. Dang V.T., Nguyen D.D., Cao T.T., Le P.H., Tran D.L., Phan N.M., Nguyen V.C. Recent trends in preparation and application of carbon nanotube–graphene hybrid thin films // Adv. Nat. Sci: Nanosci. Nanotechnol. 2016. V. 7. P. 033002.
4. Liu Y., Wang F., Wang X., Wang X., Flahaut E., Liu X., Li Y., Wang X., Xu Y., Shi Y., Zhang R. Planar carbon nanotube–graphene hybrid films for high-performance broadband photodetectors // Nat. Commun. 2015. V. 6. P. 8589.
5. Gan X., Lv R., Bai J., Zhang Z., Wei J., Huang Z.H., Zhu H., Kang F., Terrones M. Efficient photovoltaic conversion of graphene– carbon nanotube hybrid films grown from solid precursors // 2D Mater. 2015. V. 2. P. 034003.
6. Kholmanov I.N., Magnuson C.W., Piner R., Kim J.Y., Aliev A.E., Tan C., Kim T.Y., Zakhidov A.A., Sberveglieri G., Baughman R.H., Ruoff R.S. Optical, electrical, and electromechanical properties of hybrid graphene/carbon nanotube films // Adv. Mater. 2015. V. 27. P. 3053−3059.
7. Tristán-López F., Morelos-Gómez A., Vega-Díaz S.M., García-Betancourt M.L., Perea-López N., Elías A.L., Muramatsu H., CruzSilva R., Tsuruoka S., Kim Y.A., Hayahsi T., Kaneko K., Endo M., Terrones M. Large Area Films of Alternating Graphene–Carbon Nanotube Layers Processed in Water // ACS Nano. 2013. V. 7(12). P. 10788−10798.
8. Kim S.H., Song W., Jung M.W., Kang M.A., Kim K., Chang S.J., Lee S.S., Lim J., Hwang J., Myung S., An K.S. Carbon Nanotube and Graphene Hybrid Thin Film for Transparent Electrodes and Field Effect Transistors // Adv. Mater. 2014. V. 26. P. 4247−4252.
9. Maarouf A.A., Kasryc A., Chandrad B., Martynad G.J. A graphene–carbon nanotube hybrid material for photovoltaic applications // Carbon. 2016. V. 102. P. 74−80.
10. Stuart S.J., Tutein A.B., Harrison J.A. A reactive potential for hydrocarbons with intermolecular interactions // J Chem. Phys. 2000. V. 112. P. 6472−6486.
11. URL: http://nanokvazar.ru/ (дата обращения 18.03.2018).
12. Глухова О.Е., Колесникова А.С., Савостьянов Г.В., Слепченков М.М. ПО «KVAZAR» – платформа для прогностического моделирования в области нано- и биомедицинских технологий. Саратов: Издательство «Саратовский источник». 2015. 247 с.
13. Elstner M., Porezag D., Jungnickel G., Elsner J., Haugk M., Frauenheim Th., Suhai S., Seifert G. Phys. Rev. B. 1998. V. 58. 7260−7268.
14. URL = http://www.dftbplus.org/ (дата обращения 12.02.2018).