Выпуски

 / 

2018

 / 

Июль

  

Обзоры актуальных проблем


Физика и химия графена. Эмерджентность, магнетизм, механофизика и механохимия

, ,
Российский университет дружбы народов, ул. Миклухо-Маклая 6, Москва, 117198, Российская Федерация

Графен рассматривается как специфический объект, особенности электронной структуры которого представлены в свете общей концепции эмерджентных явлений, возникающих в результате квантового фазового перехода, вызванного нарушением непрерывной симметрии. Первым рассмотрено нарушение спиновой симметрии электронной системы графена, обусловленное корреляцией его лишних pz-электронов. Корреляция зависит от расстояния между этими электронами и становится заметной, когда кратчайшее расстояние между ними, определяемое длиной C=C-связи, превышает критическое значение Rcr=1,395 Å. Неограниченный метод Хартри—Фока (UHF-формализм) надёжно свидетельствует о факте нарушения симметрии и обеспечивает достаточно высокий уровень количественного самосогласованного описания проблемы. Эмпирически подтверждены и убедительно сертифицированы такие UHF-эмердженты, как: 1) открыто-оболочечный характер электронных спин-орбиталей; 2) расщепление и/или спиновая поляризация электронного спектра; 3) спин-смешанный характер основного состояния и, как следствие, нарушение точной спиновой мультиплетности электронных состояний; 4) наличие локальных спинов при нулевой полной спиновой плотности. Такой подход значительно расширяет представление об основном состоянии графена и других sp2-наноуглеродов и даёт не только чёткое видение спиновых особенностей химии графена, придавая ей эмерджентный характер, но и предсказуемо указывает на появление новых эмерджентов, имеющих отношение к физике графена. В последнем случае нарушение симметрии касается не только спиновой системы, но и обращения времени и вызывает к жизни такие особенные физические свойства графена, как ферромагнетизм, сверхпроводимость и топологическая нетривиальность. В обзоре впервые показано, что не только ферромагнетизм графена, но и его механические свойства являются, по существу, эмерджентными; эта отличительная особенность распространяется на всю физику графена.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
Ключевые слова: графен, графан, молекулы с открытыми оболочками, эмерджентные явления, нарушение спиновой симметрии, квантово-химическое приближение UHF, квазирелятивистское приближение Дирака, гексагональная сотовая структура, фермионы Дирака, спин-орбитальное взаимодействие, локальные спины, нарушение симметрии обращения времени, топологическая нетривиальность, высокотемпературный ферромагнетизм, интерфейсная сверхпроводимость, механические свойства, статическая деформация, динамическая деформация, ковалентные связи
PACS: 62.25.−g, 68.65.Pq, 73.22.Pr (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.11.038233
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2018/7/b/
Цитата: Шека Е Ф, Попова Н А, Попова В А "Физика и химия графена. Эмерджентность, магнетизм, механофизика и механохимия" УФН 188 720–772 (2018)
BibTexBibNote ® (generic) BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks
Русский English
TY JOUR
TI Физика и химия графена. Эмерджентность, магнетизм, механофизика и механохимия
AU Шека, Е. Ф.
AU Попова, Н. А.
AU Попова, В. А.
PB Успехи физических наук
PY 2018
JO Успехи физических наук
JF Успехи физических наук
JA Усп. физ. наук
VL 188
IS 7
SP 720-772
UR https://ufn.ru/ru/articles/2018/7/b/
ER https://doi.org/10.3367/UFNr.2017.11.038233

Поступила: 16 мая 2017, доработана: 6 ноября 2017, 10 ноября 2017

English citation: Sheka E F, Popova N A, Popova V A “Physics and chemistry of graphene. Emergentness, magnetism, mechanophysics and mechanochemistryPhys. Usp. 61 645–691 (2018); DOI: 10.3367/UFNe.2017.11.038233

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