กราฟีนนาโนพิลลา: การศึกษาด้วยทฤษฏีเชิงคำนวณระดับเบื้องต้น ของสมบัติเชิงโครงสร้างและเชิงอิเล็กตรอน

บทคัดย่อ

ได้ศึกษาโครงสร้างของกราฟีนนาโนพิลลาซึ่งเป็นวัสดุที่เกิดจากการนำแผ่นกราฟีนเชื่อมต่อกับท่อนาโนคาร์บอน โดยการจำลองแบบบนคอมพิวเตอร์และวิธีทฤษฏีเชิงคำนวณพบว่ารูปแบบรอยต่อของกราฟีนนาโนพิลลาขึ้นอยู่กับขนาด เส้นผ่าศูนย์กลางที่แตกต่างกันของท่อนาโนคาร์บอนและมีลักษณะรูปร่างรอยต่อที่ซับซ้อน โดยโครงสร้างกราฟีนนาโน พิลลาแบบรอยต่อตรงมีจำนวนวงเจ็ดเหลี่ยมเพิ่มขึ้นตามเลขดัชนี chiral ของท่อนาโนคาร์บอน ในขณะที่โครงสร้างแบบ รอยต่อไม่ตรงไม่มีการเปลี่ยนแปลงจำนวนวงเจ็ดเหลี่ยมซึ่งมีจำนวน 6 วงเท่ากัน ผลการคำนวณความเสถียรของกราฟีน นาโนพิลลาจากพลังงานการก่อรูปพบว่ามีทั้งแบบคายความร้อนและแบบดูดความร้อน สำหรับสมบัติเชิงอิเล็กตรอน สถานะ HOMO และ LUMO เปลี่ยนแปลงขึ้นกับลักษณะรอยต่อระหว่างกราฟีนและท่อนาโนคาร์บอน และพบว่าสถานะ ของช่องว่างพลังงานของทุกโครงสร้างแสดงสมบัติเชิงอิเล็กตรอนในแบบกึ่งโลหะ ซึ่งเป็นไปตามระดับความถูกต้องแม่นยำ ที่ค่อนข้างมีประสิทธิภาพต่ำกว่าค่าที่ยอมรับได้ในเชิงคำนวณของทฤษฏีการคำนวณแบบ Density Functional Tight Binding