Изучены особенности взаимодействия дефектного графена с железом
Сотрудники лаборатории физики нелинейных сред Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН совместно с сотрудниками Института тестирования материалов, материаловедения и физики прочности (IMWF) Университета Штутгарта (Германия) объяснили механизм упрочнения связей графена с поверхностью железа при образовании вакансий в графене. Установлено, что на бездефектных интерфейсах имеет место большой разброс кривизны графенового слоя, межатомных расстояний и магнитных моментов атомов. Эти характеристики зависят от ориентации и смещения графена относительно подложки, а также от того, находится ли лист графена на поверхности или в объеме. В последнем случае слои графена остаются плоскими, а ковалентные вклады в химическую связь существенно меньше. Кроме того, изменения магнитных моментов также менее выражены, чем в случае графена на поверхности. Авторы показали, что появление вакансии в графене ведет к увеличению адгезии на всех рассмотренных границах раздела. Причиной является образование прочных ковалентных связей между атомами углерода, расположенными рядом с вакансией, и ближайшим атомом железа Fe. При этом магнитный момент данного атома существенно уменьшается, в то время как наведенные магнитные моменты на отмеченных выше атомах углерода, напротив, увеличиваются.
Изученные интерфейсы ОЦК-Fe(110)/графен могут быть полезны для применения в спинтронике или композитах, где необходимы различные магнитные моменты или сильная адгезия. Вакансии на границах раздела металл-графен дают возможность регулировать межфазную адгезию, а также магнитные свойства системы. Установленные закономерности в изменении магнитных и адгезионных свойств могут быть полезны для оптимизации свойств других интерфейсных структур на основе графена.
Работа выполнена главным научным сотрудником Кульковой С.Е. и старшим научным сотрудником Бакулиным А.В. в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2022-0001.
Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Surface Science (IF: 6.707; Q1 по данным JCR). Hocker S., Lipp H., Schmauder S., Bakulin A.V., Kulkova S.E. Ab initio investigation of Fe(110)/graphene interfaces // Applied Surface Science. — 2022. — Vol. 598. — P. 153714 (1-9).
Фото: сайт ИФПМ СО РАН