ИСТИНА

Уникальные свойства графена обусловлены его высокосимметричной структурой. В реальности же нередко синтезируемый графен содержит различного рода дефекты, в том числе и негексагональные циклы. На данный момент внедрение таких структур воспринимается как помеха на пути к свойствам идеального графена. Однако наличие негексагональных циклов может и улучшить характеристики углеродного фрагмента. Так в работе [1] было показано, что формирование 5- и 8-членных циклов приводит к усовершенствованию транспортных свойств. Углеродные монослои, содержащие не только шестичленные циклы, называются хакелитами [2]. Проведенные ранее исследования показывают, что такие графеновые аналоги могут быть вполне стабильны по сравнению с другими известными углеродными структурами. Изменение топологии пи-системы cлужит гибким методом настройки электронных свойств материала, а также может привести к росту акцепторной способности, расширив таким образом возможности для нековалентной функционализации и образования комплексов с переносом заряда. К сожалению, на данный момент систематическое исследование хакелитовых структур не проводилось. В данной работе мы представляем теоретический обзор серии хакелитов гексагональной симметрии с разными количеством пяти-, шести- и семиугольников в элементарной ячейке. Расчеты проводились на уровне метода функционала плотности с использованием пакета VASP, PAW-псевдопотенциалов и функционала PBE. Изменение мотива расположения неклассических циклов обеспечивает разнообразие структурных форм хакелитов, некоторые из них являются плоскими. Величины относительной энергии, приходящейся на один атом углерода, для хакелитов без спаренных пятиугольников меньше, чем для фуллерена C60. Увеличение акцепторной способности хакелитов подтверждается понижением уровня Ферми относительно графена, максимальная разница достигает 0,5 эВ. Среди рассмотренных структур можно найти образцы с разным типом проводимости, в частности, полуметаллическим, металлическим и полупроводниковым. Данная работа была поддержана грантами РФФИ 16-33-00496 и 15-03-05083.