Разработка физиков упростит анализ наноматериалов из углерода

МОСКВА, 16 сентября. /ТАСС/ Исследователи из России, Франции, Германии и Японии разработали новый теоретический подход, позволяющий более простым и удобным способом анализировать свойства графена и других наноматериалов, содержащих в себе "соты" из атомов углерода. Об этом сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ.

"Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ предложила новый математический способ анализа структуры графена. Ученые показали, что характеристики решетки графена можно связать с моделью трехшагового случайного блуждания частицы. Такой подход позволяет описывать графеновую решетку быстрее и без громоздких вычислений", - говорится в сообщении.

За последние два десятилетия физики и химики создали массу двухмерных и трехмерных наноматериалов, основу которых составляют атомы углерода, соединенные друг с другом в пяти- или шестиугольные структуры, напоминающие по форме пчелиные соты. Самым известным из них является графен, за чье открытие в 2010 году была присуждена Нобелевская премия по физике выходцам из России Андрею Гейму и Константину Новоселову.

У таких материалов существует множество вариантов строения, от которых напрямую зависят их свойства, в том числе устойчивость молекулы. Экспериментально проверять каждый дорого и трудно, поэтому ученые ищут простые способы предсказывать их характеристики. Исследователи обнаружили, что эти расчеты можно значительным образом упростить, если использовать для них так называемую модель трехшагового случайного блуждания.

В этой модели воображаемая частица находится на плоскости в начале координат и делает три шага одинаковой длины в случайных направлениях внутри решетки из атомов углерода. Свойства этой решетки, в том числе ее спектральные характеристики, можно вычислить при помощи многократного применения простых математических операций. Такой способ позволяет описывать материал без громоздких вычислений, причем ученые предполагают, что таким образом можно описывать не только аналоги графена, но и фуллерены - шарообразные структуры из атомов углерода.

"Мы выдвинули гипотезу, что по мере увеличения размера молекулы случайные фуллерены локально все больше похожи по структуре на бесконечную решетку графена. Если это удастся строго доказать, то спектральные свойства фуллеренов можно будет выводить через свойства графена, что значительно упростит их анализ", - подытожил исследователь Международной лаборатории алгебраической топологии и ее приложений ФКН НИУ ВШЭ Виктор Бухштабер, чьи слова приводит пресс-служба вуза.