Выпуски

 / 

2014

 / 

Октябрь

  

Обзоры актуальных проблем


Устойчивость графена и материалов на его основе при механических и термических воздействиях

,
Институт промышленной экологии УрО РАН, ул. Софьи Ковалевской 20-а, Екатеринбург, 620219, Российская Федерация

Графен быстро стал не только приоритетным материалом для технологических приложений, но и объектом для испытаний новых фундаментальных идей в физике конденсированных состояний. Рассматриваются механические свойства графена и связанные с ними эффекты, открытые в последнее время усилиями экспериментаторов, теоретиков и специалистов в области компьютерного моделирования. Обсуждаются вопросы трансформации графена в другие формы с sp2-гибридизацией, устойчивости к деформациям растяжения и сжатия, модификации структуры ионным пучком, а также роль дефектов и рёбер нанолистов в формировании их электронных свойств, термической устойчивости графена и содержащих его композитов. Все рассматриваемые вопросы исключительно важны для применения графена в интегрированной электронике, термальных материалах и электромеханических устройствах.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
PACS: 61.48.−c, 65.80.Ck, 68.65.Pq, 72.80.Vp (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0184.201410c.1045
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2014/10/c/
Цитата: Галашев А Е, Рахманова О Р "Устойчивость графена и материалов на его основе при механических и термических воздействиях" УФН 184 1045–1065 (2014)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 20 декабря 2013, доработана: 5 февраля 2014, 7 февраля 2014

English citation: Galashev A E, Rakhmanova O R “Mechanical and thermal stability of graphene and graphene-based materialsPhys. Usp. 57 970–989 (2014); DOI: 10.3367/UFNe.0184.201410c.1045

Список литературы (206) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (45) Похожие статьи (20)

  1. Silva S R P et al. (Eds) Amorphous Carbon: State of Art. Proc. of the 1st Intern. Specialist Meeting on Amorphous Carbon, SMAC'97, Cambridge, 31 July - 1 August 1997 (Singapore: World Scientific, 1998)
  2. Bundy F P, Kasper J S J. Chem. Phys. 46 3437 (1967)
  3. Гончаров А Ф, Макаренко И Н, Стишов С М ЖЭТФ 96 670 (1989); Goncharov A F, Makarenko I N, Stishov S M Sov. Phys. JETP 69 380 (1989)
  4. Hanfland M, Beister H, Syassen K Phys. Rev. B 39 12598 (1989)
  5. Utsumi W, Yagi T Science 252 1542 (1991)
  6. Zhao Y X, Spain I L Phys. Rev. B 40 993 (1989)
  7. Yagi T et al. Phys. Rev. B 46 6031 (1992)
  8. Mao W L et al. Science 302 425 (2003)
  9. Ribeiro F J et al. Phys. Rev. B 72 214109 (2005)
  10. Li Q et al. Phys. Rev. Lett. 102 175506 (2009)
  11. Umemoto K et al. Phys. Rev. Lett. 104 125504 (2010)
  12. Wang J-T, Chen C, Kawazoe Y Phys. Rev. Lett. 106 075501 (2011)
  13. Bundy F P et al. Carbon 34 141 (1996)
  14. Frank I W et al. J. Vac. Sci. Technol. 25 2558 (2007)
  15. Lee C et al. Science 321 385 (2008)
  16. Bhagavantam S, Bhimasenachar J Proc. R. Soc. Lond. A 187 381 (1946)
  17. Hearmon R F S Rev. Mod. Phys. 18 409 (1946)
  18. Prince E, Wooster W A Acta Cryst. 6 450 (1953)
  19. McSkimin H J, Bond W L Phys. Rev. 105 116 (1957)
  20. McSkimin H J, Andreatch P (Jr.) J. Appl. Phys. 43 2944 (1972)
  21. Елецкий А В УФН 177 233 (2007); Eletskii A V Phys. Usp. 50 225 (2007)
  22. Ивановский А Л Усп. химии 68 119 (1999); Ivanovskii A L Russ. Chem. Rev. 68 103 (1999)
  23. Бражкин В В УФН 179 393 (2009); Brazhkin V V Phys. Usp. 52 369 (2009)
  24. Елецкий А В и др. УФН 181 233 (2011); Eletskii A V et al. Phys. Usp. 54 227 (2011)
  25. Фальковский Л А УФН 182 1223 (2012); Falkovsky L A Phys. Usp. 55 1140 (2012)
  26. Варламов А А и др. УФН 182 1229 (2012); Varlamov A A et al. Phys. Usp. 55 1146 (2012)
  27. Li Y et al. Carbon 50 566 (2012)
  28. Xu Z, Buehler M J ACS Nano 4 3869 (2010)
  29. Viculis L M, Mack J J, Kaner R B Science 299 1361 (2003)
  30. Shioyama H, Akita T Carbon 41 179 (2003)
  31. Braga S F et al. Nano Lett. 4 881 (2004)
  32. Shi X, Pugno N M, Gao H J. Comput. Theor. Nanosci. 7 517 (2010)
  33. Martins B V C, Galvão D S Nanotechnology 21 075710 (2010)
  34. Bets K V, Yakobson B I Nano Res. 2 161 (2009)
  35. Chuvilin A et al. Nature Mater. 10 687 (2011)
  36. Fujihara M et al. J. Phys. Chem. C 116 15141 (2012)
  37. Lim H E et al. Nature Commun. 4 2548 (2013)
  38. Jiang Y et al. ACS Nano 5 2126 (2011)
  39. Duan W H et al. Carbon 45 1769 (2007)
  40. Lee C et al. Science 321 385 (2008)
  41. Castro Neto A H et al. Rev. Mod. Phys. 81 109 (2009)
  42. Coluci V R et al. Phys. Rev. B 75 125404 (2007)
  43. Shi X et al. Small 6 739 (2010)
  44. Shi X et al. Appl. Phys. Lett. 96 053115 (2010)
  45. Li Y, Li H, Dong J Innovative Graphene Technologies: Evaluation and Applications Vol. 2 (Eds A Tiwari, A A Balandin) (Akron: Smithers Rapra Technol., 2013) p. 175
  46. Xie X et al. Nano Lett. 9 2565 (2009)
  47. Braga S F et al. Nano Lett. 4 881 (2004)
  48. Chen Y, Lu J, Gao Z J. Phys. Chem. C 111 1625 (2007)
  49. Zhang Z, Li T Appl. Phys. Lett. 97 081909 (2010)
  50. Xia D et al. Small 6 2010 (2010)
  51. Sessi P et al. Nano Lett. 9 4343 (2009)
  52. Elias D C et al. Science 323 610 (2009)
  53. Pujari B S et al. Phys. Rev. B 84 041402(R) (2011)
  54. Zhu S, Li T J. Phys. D Appl. Phys. 46 075301 (2013)
  55. Zhu Z et al. Nano Lett. 4 2255 (2004)
  56. Jin W et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 10801 (2005)
  57. Yu D, Liu F Nano Lett. 7 3046 (2007)
  58. Sidorov A et al. Nanotechnology 20 055611 (2009)
  59. Bellido E P, Seminario J M J. Phys. Chem. C 114 22472 (2010)
  60. Patra N, Wang B, Král P Nano Lett. 9 3766 (2009)
  61. Heath J R ACS Symp. Ser. 481 1 (1991)
  62. Hunter J M et al. J. Phys. Chem. 98 1810 (1994)
  63. Bunshah R F et al. J. Phys. Chem. 96 6866 (1992)
  64. Chuvilin A et al. Nature Chem. 2 450 (2010)
  65. Girit C Ö et al. Science 323 1705 (2009)
  66. Jia X et al. Science 323 1701 (2009)
  67. Lebedeva I V et al. J. Phys. Chem. C 116 6572 (2012)
  68. Ci L et al. Nano Res. 1 116 (2008)
  69. Iskandarov A M, Umeno Y, Dmitriev S V Письма о материалах 1 143 (2011)
  70. Zhu T, Li J Prog. Mater. Sci. 55 710 (2010)
  71. Li X et al. Phys. Rev. B 81 245318 (2010)
  72. Pellegrino F M D, Angilella G G N, Pucci R Phys. Rev. B 81 035411 (2010)
  73. Pellegrino F M D, Angilella G G N, Pucci R GraphITA 2011. Selected Papers from the Workshop on Fundamentals and Applications of Graphene (Carbon Nanostructures, Eds L Ottaviano, V Morandi) (Berlin: Springer, 2012) p. 165
  74. Huang M et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106 7304 (2009)
  75. Pellegrino F M D, Angilella G G N, Pucci R Phys. Rev. B 80 094203 (2009)
  76. Lee C et al. Science 321 385 (2008)
  77. Kim K S et al. Nature 457 706 (2009)
  78. Pellegrino F M D, Angilella G G N, Pucci R Phys. Rev. B 82 115434 (2010)
  79. Lu Q, Huang R Int. J. Appl. Mech. 01 443 (2009)
  80. Brenner D W et al. J. Phys. Condens. Matter 14 783 (2002)
  81. Lee C et al. Science 321 385 (2008)
  82. Яновский Ю Г и др. Физ. мезомех. 12 (4) 61 (2009); Yanovsky Yu G et al. Phys. Mesomech. 12 254 (2009)
  83. Jin Y, Yuan F G J. Nanosci. Nanotechnol. 5 (11) 1 (2005)
  84. Brenner D W Phys. Rev. B 42 9458 (1990)
  85. Kudin K N, Scuseria G E, Yakobson B I Phys. Rev. B 64 235406 (2001)
  86. Van Lier G et al. Chem. Phys. Lett. 326 181 (2000)
  87. Konstantinova E, Dantas S O, Barone P M V B Phys. Rev. B 74 035417 (2006)
  88. Tombler T W et al. Nature 405 769 (2000)
  89. Jiang J-W, Wang J-S, Li B Phys. Rev. B 80 113405 (2009)
  90. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Теория упругости (М.: Физматлит, 2003); Landau L D, Lifshitz E M Theory of Elasticity (Oxford: Pergamon Press, 1986)
  91. Krishnan A et al. Phys. Rev. B 58 14013 (1998)
  92. Blakslee O L et al. J. Appl. Phys. 41 3373 (1970)
  93. Sánchez-Portal D et al. Phys. Rev. B 59 12678 (1999)
  94. Zhang G, Li B J. Chem. Phys. 123 114714 (2005)
  95. Chang C W et al. Phys. Rev. Lett. 97 085901 (2006)
  96. Галашев А Е, Дубовик С Ю ФТТ 55 1859 (2013); Galashev A E, Dubovik S Yu Phys. Solid State 55 1976 (2013)
  97. Frank O et al. ACS Nano 4 3131 (2010)
  98. Schadler L, Galiotis C Int. Mater. Rev. 40 116 (1995)
  99. Hanfland M, Beister H, Syassen K Phys. Rev. B 39 12598 (1989)
  100. Novoselov K S et al. Science 306 666 (2004)
  101. Ferrari A C et al. Phys. Rev. Lett. 97 187401 (2006)
  102. Yu T et al. J. Phys. Chem. C 112 12602 (2008)
  103. Mohiuddin T M G et al. Phys. Rev. B 79 205433 (2009)
  104. Huang M et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106 7304 (2009)
  105. Tuinstra F, Koenig J L J. Chem. Phys. 53 1126 (1970)
  106. Thomsen C, Reich S Phys. Rev. Lett. 85 5214 (2000)
  107. Piscanec S et al. Phys. Rev. Lett. 93 185503 (2004)
  108. Galiotis C, Batchelder D N J. Mater. Sci. Lett. 7 545 (1988)
  109. Zhou S Y et al. Nature Mater. 6 770 (2007)
  110. Ribeiro R M et al. Phys. Rev. B 78 075442 (2008)
  111. Giovannetti G et al. Phys. Rev. B 76 073103 (2007)
  112. Ni Z H et al. ACS Nano 2 2301 (2008)
  113. Okamoto S, Ito A Proc. of the Intern. MultiConf. of Engineers and Computer Scientists, IMECS 2012, March 14 - 16, 2012, Hong Kong Vol. 1 (Hong Kong: Newswood Ltd, 2012)
  114. Matsunaga K, Iwamoto Y J. Am. Ceramic Soc. 84 2213 (2001)
  115. Frank O et al. Nano Lett. 4 3131 (2010)
  116. Tsoukleri G et al. Small 5 2397 (2009)
  117. Neek-Amal M, Peeters F M Appl. Phys. Lett. 97 153118 (2010)
  118. Tapasztó L et al. Phys. Rev. B 78 233407 (2008)
  119. Neubeck S et al. Phys. Status Solidi B 247 2904 (2010)
  120. Kowaki Y et al. J. Phys. Condens. Matter 21 064202 (2009)
  121. Nordlund K, Keinonen J, Mattila T Phys. Rev. Lett. 77 699 (1996)
  122. Hao F, Fang D, Xu Z Appl. Phys. Lett. 99 041901 (2011)
  123. Garaj S, Hubbard W, Golovchenko J A Appl. Phys. Lett. 97 183103 (2010)
  124. Krasheninnikov A V, Banhart F Nature Mater. 6 723 (2007)
  125. Nelayev V, Mironchik A Mater. Phys. Mech. 9 26 (2010)
  126. Kogeshima H et al. Jpn. J. Appl. Phys. 50 070115 (2011)
  127. Галашев А Е, Галашева А А Химия высоких энергий 48 142 (2014); Galashev A E, Galasheva A A High Energy Chem. 48 112 (2014)
  128. Lehtinen O et al. Nanotechnology 22 175306 (2011)
  129. Standop S et al. Nano Lett. 13 1948 (2013)
  130. Моливер С С, Зимагуллов Р Р, Семенов А Л Письма в ЖТФ 37 (14) 68 (2011); Moliver S S, Zimagullov R R, Semenov A L Tech. Phys. Lett. 37 678 (2011)
  131. Meyer J C et al. Nano Lett. 8 3582 (2008)
  132. Marton D et al. Surf. Sci. 326 L489 (1995)
  133. Thrower P A, Mayer R M Phys. Status Solidi A 47 11 (1978)
  134. Maeta H, Iwata T, Okuda S J. Phys. Soc. Jpn. 39 1558 (1975)
  135. Pereira V M et al. Phys. Rev. Lett. 96 036801 (2006)
  136. Pereira V M, Lopes dos Santos J M B, Castro Neto A H Phys. Rev. B 77 115109 (2008)
  137. Peres N M R, Guinea F, Castro Neto A H Phys. Rev. B 73 125411 (2006)
  138. Xhie J et al. Phys. Rev. B 43 8917 (1991)
  139. Ouyang M, Huang J-L, Lieber C M Phys. Rev. Lett. 88 066804 (2002)
  140. Rutter G M et al. Science 317 219 (2007)
  141. Ahlgren E H, Kotakoski J, Krasheninnikov A V Phys. Rev. B 83 115424 (2011)
  142. Miller J C, Haglund R F (Jr., Eds) Laser Ablation and Desorption (San Diego: Academic Press, 1998)
  143. Lehtinen O et al. Phys. Rev. B 81 153401 (2010)
  144. Wang H et al. Nano Lett. 12 141 (2012)
  145. Bellido E P, Seminario J J. Phys. Chem. C 116 4404 (2012)
  146. Lemme M C et al. ACS Nano 3 2674 (2009)
  147. Bell D C et al. Nanotechnology 20 455301 (2009)
  148. Ziegler J F, Biersack J P, Littmark U The Stopping and Range of Ions in Matter (New York: Pergamon, 1985)
  149. Wang Y et al. Nano Lett. 9 220 (2009)
  150. Yang H-X et al. Phys. Rev. B 84 214404 (2011)
  151. Wang W L, Meng S, Kaxiras E Nano Lett. 8 241 (2008)
  152. Zhang Z et al. Phys. Rev. B 81 155428 (2010)
  153. Nanda B R K et al. New J. Phys. 14 083004 (2012)
  154. Ma Y et al. New J. Phys. 6 68 (2004)
  155. Yazyev O V, Helm L Phys. Rev. B 75 125408 (2007)
  156. Zhang Y et al. Phys. Rev. Lett. 99 107201 (2007)
  157. Yu D et al. Nano Res. 1 56 (2008)
  158. Fujita M, Wakabayashi K, Nakada K J. Phys. Soc. Jpn. 65 1920 (1996)
  159. Klein D J Chem. Phys. Lett. 217 261 (1994)
  160. Jiang D, Sumpter B G, Dai S J. Chem. Phys. 126 134701 (2007)
  161. Hod O et al. Nano Lett. 7 2295 (2007)
  162. Wang Z et al. Physica B 405 3895 (2010)
  163. Rigo V A et al. Phys. Rev. B 79 075435 (2009)
  164. Ushhiro M et al. Phys. Rev. B 73 144103 (2006)
  165. Wang Z, Xiao J, Li M Appl. Phys. A 110 235 (2013)
  166. Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M Phys. Rev. Lett. 77 3865 (1996)
  167. Gunlycke D et al. Appl. Phys. Lett. 91 112108 (2007)
  168. Wolf S A et al. Science 294 1488 (2001)
  169. Koskinen P et al. Phys. Rev. Lett. 98 015701 (2007)
  170. Koskinen P, Malola S, Häkkinen H Phys. Rev. Lett. 101 115502 (2008)
  171. Lee Y H, Kim S G, Tománek D Phys. Rev. Lett. 78 2393 (1997)
  172. Hua X et al. Nanotechnology 11 85 (2000)
  173. Kobayashi Y et al. Phys. Rev. B 73 125415 (2006)
  174. Li X et al. Science 319 1229 (2008)
  175. Gan Y et al. New J. Phys. 10 023022 (2008)
  176. Hu J, Ruan X, Chen Y P Nano Lett. 9 2730 (2009)
  177. Nosé S J. Chem. Phys. 81 511 (1984)
  178. Hoover W G Phys. Rev. A 31 1695 (1985)
  179. Savvatimskiy A I Carbon 43 1115 (2005)
  180. Zakharchenko K V et al. J. Phys. Condens. Matter 23 202202 (2011)
  181. Kim S G, Tománek D Phys. Rev. Lett. 72 2418 (1994)
  182. Zhang K, Stocks G M, Zhong J Nanotechnology 18 285703 (2007)
  183. Colonna F et al. Phys. Rev. B 80 134103 (2009)
  184. Los J H et al. Phys. Rev. B 72 214102 (2005)
  185. Baichi M et al. J. Nucl. Mater. 349 57 (2006)
  186. Ramanathan T et al. Nature Nanotechnol. 3 327 (2008)
  187. Rafiee M A et al. ACS Nano 3 3884 (2009)
  188. Titov A V, Kral P, Pearson R ACS Nano 4 229 (2010)
  189. Li Q Q et al. Compos. Sci. Technol. 69 1193 (2009)
  190. Sun Y, Chen Q F Appl. Phys. Lett. 95 021901 (2009)
  191. Song H Y, Zha X W Physica B 403 559 (2008)
  192. Song H Y, Zha X W Commun. Theor. Phys. 54 143 (2010)
  193. Inoue S, Matsumura Y Chem. Phys. Lett. 469 125 (2009)
  194. Inoue S, Matsumura Y Chem. Phys. Lett. 464 160 (2008)
  195. Khomyakov P A et al. Phys. Rev. B 79 195425 (2009)
  196. Brenner D W et al. J. Phys. Condens. Matter 14 783 (2002)
  197. Gao F, Bacon D J, Ackland G J Phil. Mag. A 67 275 (1993)
  198. Галашев А Е ЖТФ 84 (4) 1 (2014); Galashev A E Tech. Phys. 59 467 (2014)
  199. Галашев А Е, Полухин В А ФТТ 55 1620 (2013); Galashev A Y, Polukhin V A Phys. Solid State 55 1733 (2013)
  200. Галашев А Е, Полухин В А ФТТ 55 2250 (2013); Galashev A Y, Polukhin V A Phys. Solid State 55 2368 (2013)
  201. Tersoff J Phys. Rev. B 37 6991 (1988)
  202. Tersoff J Phys. Rev. B 41 3248 (1990)
  203. Stuart S J, Tutein A V, Harrison J A J. Chem. Phys. 112 6472 (2000)
  204. Rafii-Tabar H Phys. Rep. 325 239 (2000)
  205. Fang T-H, Wu J-H Comput. Mater. Sci. 43 785 (2008)
  206. Moseler M et al. ACS Nano 4 7587 (2010)

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение