Structure, potential energy surfaces and electronic states of graphene- and multigraphene-based 2D extended complex nanocomposites

グラフェン及び多層グラフェン基ナノコンポジットの構造,ポテンシャルエネルギー曲面と電子状態

Avramov, P.; 境 誠司; Kuzubov, A. A.*; 圓谷 志郎; 松本 吉弘; 楢本 洋*

Avramov, P.; Sakai, Seiji; Kuzubov, A. A.*; Entani, Shiro; Matsumoto, Yoshihiro; Naramoto, Hiroshi*

グラフェン及び多層グラフェン基ナノコンポジットの原子・電子構造及び原子の拡散に対するポテンシャルエネルギー局面について、第1原理LC-DFT法による理論計算を行った。周期境界条件と組合せたLC-DFT計算を行うことで、結合の弱い多層グラフェン及びグラフェンの原子構造を高い精度で計算できることを明らかにした。周期境界条件とクラスタ近似を用いて炭素・酸素及びニッケルの各吸着原子のグラフェン面内及び積層方向への拡散に関するポテンシャルエネルギー局面の計算を行った結果、LC-DFT法を用いることでこれらの拡散障壁を高い精度で予測できることが示された。

The atomic and electronic structure and potential energy surfaces of 2D extended graphene- and multilayer graphene-based nanocomposites were studied using sophisticated ab initio Long-Corrected DFT (LC-DFT) technique. It was found that LC-DFT scheme coupled with periodic boundary conditions (PBC) allows one to calculate atomic structure of weakly bound multilayer graphenes and graphite with high accuracy. Using PBC and cluster approximations the potential energy surfaces (PES) of migration on and penetration through the carbon lattice of a set of adatoms (carbon, oxygen, nickel) were studied and a number of special points on PESes were found. It was found that LC-DFT scheme predicts the potential energy barriers of adatom migration on graphene surface with high accuracy.