ЛАБОРАТОРИЯ
"МУЛТИФУНКЦИОНАЛНИ МАТЕРИАЛИ"

Проект ДН 18/9 от 11.12.2017 г.

"НОВИ МЕТОДИ ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА ГРАФЕН И ГРАФЕНОВ ОКСИД ЧРЕЗ МОДИФИКАЦИЯ НА АМОРФНИ И НАНО−ДИСПЕРСНИ ВЪГЛЕРОДНИ ФАЗИ"

Финансиран от ФНИ (2017-2019)

Базова организация: Институт по електроника, БАН
Ръководител:  доц. д-р Теодор И. Миленов

Основната цел на проекта е да бъде създаден нов метод за синтез на графен/ графеноподобни фази. Основните хипотези, върху които ще съсредоточим изследванията са: изследване на възможностите за директен синтез на графен по CVD или LA на въглерод върху алтернативни подложки (Si, SiO₂ и т.п.) и изследване на възможностите за повърхностна модификация на въглеродни слоеве до графен/ графеноподобни фази. За верифициране на тези хипотези ще съсредоточим изследванията си в две основни направления:

• Теоретични изследвания: с помощта на аb-initio молекулна динамика да бъдат моделирани и изследвани:
  • тънки въглеродни и хидрогенирани въглеродни слоеве с различно съотношение на sp^2- и sp^3- хибридизираните въглеродни атоми, вариращи от графен до диамант,
  • нанодисперсни въглеродни фази (графенов оксид. нанодисперсни дефектен графен, нанотръбички, фулерени, сажди),
  за да се изследват възможностите за модификация на слоеве с различен фазов състав и на нанодисперсни фази чрез повърхностна плазмена обработка и/или облъчване с електромагнитно лъчение с различна дължина на вълната и поток на енергията. Ще бъдат също така моделирани различни интерфейси: графен/ силициев карбид; графен/ силиций и подобни подложки, както и взаимодействието на графен и различни ароматни хидрокарбонови радикали, аниони и катиони и симулирани техните свойства.
• Експериментални изследвания: експериментално верифициране на резултатите от числените симулации чрез характеризиране на тънки въглеродни и хидрогенирани въглеродни слоеве с комплексен състав (включително синтез на графен/графено-подобни фази чрез Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), Chemical Vapor Deposition (CVD) и Laser ablation (LA) на въглерод) и модифициране на въглеродни и хидрогенирани въглеродни слоеве с различно съотношение на sp^2- и sp^3- хибридизираните въглеродни атоми в съответствие с резултатите от симулациите с цел проучване на възможността за получаване на графен чрез повърхностна модификация на въглеродни слоеве или директен синтез на слоеве от графен/ графеноподобни фази и нанодисперсни частици от графеноподoбни фази/ графенов оксид, както и възможностите за възпороизводим синтез на графен върху подложки, различни от каталитичните и SiC.

За реализирането на първия фокус на изследвания ще бъдат създадени моделни клетки, съдържащи 200- 400 атома с различна хибридизация, а получените структури ще бъдат изследвани с помощта на молекулна динамика и метадинамика. За изчисляване на вибрационните спектри ще бъде приложен методът на автокорелационните функции.

За реализирането на втория фокус на изследвания планираме отлагане на въглеродни и хидрогенирани въглеродни слоеве с различен фазов състав, както по PECVD при температури близки до стайната, така и по високотемпературен CVD и LA методи- от преобладаващо или напълно sp^3-хибридизирани въглеродни атоми до преобладаващо sp^2-хибридизирани такива (включително синтез на графен/графено-подобни фази). Следващата стъпка ще бъде повърхностната обработка на слоевете в съответствие с резултатите от численото симулиране и експериментално доказване на адекватността на моделите.

ЧЛЕНОВЕ НА НАУЧНИЯ КОЛЕКТИВ ОТ БАЗОВАТА ОРГАНИЗАЦИЯ:

Институт по електроника-БАН:

• доц. д-р Теодор Иванов Миленов (ръководител на колектива)
• доц. д-р Анна Огнемирова Диковска
• доц. д-р Анастас Савов Николов
• гл. ас. д-р Стефан Колев Колев
• ас. д-р Ивайло Иванов Балчев
• химик д-р Драгомир Иванов Пишинков
• химик Иван Петков Петров

ЧЛЕНОВЕ НА НАУЧНИЯ КОЛЕКТИВ ОТ ПАРТНЬОРСКИ ОРГАНИЗАЦИИ:

Софийски университет "Св. Климент Охридски":

• проф. дфн Евгения Петрова Вълчева
• проф. дфн Валентин Николов Попов
• проф. дфн Стоян Христов Русев
• доц. д-р Виктор Атанасов Атанасов
• докторант Антон Димитров Зяпков
• докторант Калоян Владимиров Генков

Институт по обща и неорганична химия − БАН:

• доц. Д-р Ивалина Аврамова Аврамова

Инсититут по физикохимия "Ростислав Каишев" − БАН:

• доц. Д-р Георги Вячеславович Авдеев

ЧУЖДЕСТРАННИ УЧАСТНИЦИ В КОЛЕКТИВА НА БАЗОВАТА ОРГАНИЗАЦИИ:

Лаборатория "Шaрл Кулон" (CNRS), Университет на Монпелие, Монпелие, Франция:

• доц. Д-р Фредерик Теппе

Лаборатория "Свръх−бърза динамика", Национален Университет Чао−Тънг, Хсин−Чу, Тайван, Република Китай:

• проф. Д-р Чих−Уей Луо

---