Введение
1 Обзор использованных расчётных методов 12
1.1. Метод функционала плотности 12
1.1.1. Теорема Хоенберга и Кона 14
1.1.2. Уравнения Кона и Шема 15
1.2. Метод молекулярной механики 18
1.2.1. Ковалентные взаимодействия 19
1.2.2. Нековалентные взаимодействия 20
1.3. Вычислительные пакеты, использованные в работе 23
2. Структуры на основе диоксида кремния 24
2.1. Общие сведения и обзор литературы 24
2.1.1. Структура и свойства кристаллических модификаций диоксида кремния 24
2.1.2. Методы приготовления наноструктур диоксида кремния 26
2.1.3. Приложения наноструктур диоксида кремния 29
2.2. Наноструктуры на основе диоксида кремния 32
2.2.1. Двумерные наноплёнки диоксида кремния 32
2.2.1.1. Топологические свойства 33
2.2.1.2. Тетрагональная структура 34
2.2.1.3. Тригональные структуры 36
2.2.1.4. Одномерные молекулярные цепочки 37
2.2.1.5. Энергетика напряжённых циклов 38
2.2.1.6. Электронная структура наноплёнок диоксида углерода 41
2.2.2. Наночастицы на основе тригональной структуры 44
2.2.2.1. Структура и энергетика 44
2.2.2.2. Электронные свойства 48
2.2.3. Наночастицы на основе тетрагональной структуры 50
2.2.3.1. Однослойные нанотрубки 50
2.2.3.2. Полые нанокластеры 56
2.2.4. Энергетические характеристики различных классов наноструктур 58
2.2.5. Электронные свойства координационных дефектов 61
2.3. Композитные нанотрубки C@Si02 65
2.3.1. Структура и электронные свойства композитных нанотрубок C@SiOz 67
2.3.2. Многотерминальные соединения композитных нанотрубок 71
2.4. Выводы 77
3. Наноматериалы на основе углерода 79
3.1. Спинтронные устройства на основе графена с моновакансиями 80
3.1.1. Чистые углеродные структуры 81
3.1.2. Химическая модификация вакансий 87
3.1.3. Практическая значимость результатов 90
3.1.4. Выводы 92
3.2. Структура и взаимодействия слоев в монофториде графита и графане 94
3.2.1. Постановка задачи 94
3.2.2. Обзор сведений о структуре материалов 95
3.2.3. Структура изолированных слоев 98
3.2.4. Оптимизация потенциалов молекулярной механики 102
3.2.5. Расчеты для трёхмерных систем 107
3.2.6. Интерпретация экспериментальных данных 111
3.2.7. Прогноз величины межплоскостного расстояния в многослойном графане 115
3.2.8. Выводы 116
Общие выводы 117
Литература 121
