Фононная теплоемкость графеновых нанопленок и нанотрубок

Abstract

На основе проведенных на микроскопическом уровне расчетов количественно описана фононная часть теплоемкости сверхтонких графеновых нанопленок — биграфена и триграфена, а также одностеночных графеновых нанотрубок. Проанализирована природа изгибной жесткости графеновых монослоев и выделены температурные интервалы, на которых вид температурной зависимости теплоемкости определяется вкладами изгибных колебаний. Исследован вклад в фононную теплоемкость графеновых нанотрубок изгибных волн, распространяющихся по их поверхности, и изгибных колебаний трубки как целого одномерного объекта, а также вклад крутильных колебаний

На основі проведених на мікроскопічному рівні розрахунків кількісно описано фононну частину теплоємності надтонких графенових наноплівок — біграфену й триграфену, а також одностіночних графенових нанотрубок. Проаналізовано природу згибної жорсткості графенових моношарів та виділені температурні інтервали, на яких вигляд температурної залежності теплоємності визначається внесками згибних коливань. Досліджено внесок в фононну теплоємність графенових нанотрубок згибних хвиль, що розповсюджуються по їхній поверхні, та згибних коливань трубки як цілого одновимірного об’єкту, а також внесок крутильних коливань.

Based on calculations conducted on a microscopic level, the phonon heat capacity of ultrathin graphene nanofilms such as bigraphene and trigraphene, and single-wall graphene nanotubes, is quantitatively described. The nature of the flexural stiffness of graphene monolayers is analyzed, and the temperature intervals at which the shape of the temperature dependence of heat capacity is determined by contributions made by flexural vibrations are identified. The contribution to the phonon heat capacity derived from graphene nanotube flexural waves that propagate along the surface thereof is analyzed, as are the bending vibrations of the tube as a whole one-dimensional object, and the contribution from torsional vibrations.