مطالعه نظری اثر جذب هیدروژن بر خواص ساختاری و الکترونی تک لایه پنتاگرافن

مقدمه: ژانگ و همکارانش در سال 2015 یک آلوتروپ جدید کربن بنام پنتاگرافن را معرفی کردند. آنها نشان دادند که پنتا گرافن از نظر دینامیکی، گرمایی و مکانیکی پایدار است و از پنج ضلعی های کربن بوجود آمده است[1] . روش محاسباتی: محاسبات براساس نظریه تابعی چگالی و پتانسیل تبادلی- همبستگی با تقریب شیب تعمیم یافته GGA که توسط پردو، بورک و ارنزرهوف PBE ارایه شده، انجام شده است. برای انجام محاسبات از کد نرم افزاری سایستا استفاده شده است. نتایج و بحث: بررسی ساختار نواری و چگالی حالت ها نشان می دهد که تک لایه پنتاگرافن درغیاب هیدروژن نیمرسانایی با گاف نواری شبه مستقیم است. با وارد کردن یک و سه اتم هیدروژن، پنتاگرافن رفتار فلزی از خود نشان می دهد و با در حضور دو و چهار اتم هیدروژن گاف نواری نسبت به حالت خالص افزایش می یابد. مقایسه انرژی کل پنتاگرافن در حضور و در غیاب هیدروژن نشان می دهد که با وارد کردن هیدروژن و افزودن تعداد اتم های هیدروژن انرژی کل کاهش می یابد که این موضوع دلالت بر افزایش پایداری شیمیایی پنتاگرافن در حضور هیدروژن دارد. انرژی بستگی پنتاگرافن در حضور اتم های هیدروژن نیز محاسبه گردید. بدست آوردن مقادیر مثبت انرژی بستگی نیز دلالت بر پایداری پنتاگرافن در حضور هیدروژن دارد و با افزایش تعداد اتم های هیدروژن انرژی بستگی افزایش می یابد.

Keywords:

نظریه تابعی چگالی , پنتاگرافن , جذب هیدروژن , پایداری شیمیایی