بررسي پايداري و خواص ساختاري، مكانيكي و الكترونيكي دو ساختار رساناي جديد كربني فوق سخت

در اين تحقيق، دو آلوتروپ كربن فوق سخت رساناي جديد αC28 و βC32 با استفاده از نظريه تابعي چگالي پيش‌بيني مي‌شود. اين ساختارهاي چهار ضلعي پايدار متعلق به گروه فضايي P4/MMM هستند. شبيه‌سازي ديناميك مولكولي انجام گرفته تحت آنسامبل كانونيك به منظور بررسي پايداري حرارتي كريستال‌هاي كربني جديد αC28 و βC32 در دماهاي 300 و 1000 كلوين، پايداري حرارتي آنها را تاييد مي‌كند. به منظور بررسي پايداري مكانيكي و الكترونيكي اين دو ساختار، ضرايب مكانيكي و نوارهاي انرژي آنها محاسبه گرديد. اين آلوتروپ‌‌هاي كربن جديد از هيبريداسيون پيوندي sp2 و sp3 تشكيل شده است كه نشان‌دهندۀ خواص مكانيكي عالي با سختي ويكرز 45/7و 47/9 گيگا پاسكال است. از ديگر خواص مكانيكي اين كريستال‌ها مي‌توان به مدول حجمي (265/8، 284/9)، مدول برشي (254/7، 273/5) و مدول يانگ (579/1، 621/6) اشاره نمود كه تاييدي بر فوق سخت بودن اين ساختارها دارد. نتايج مربوط به ساختار نوارهاي الكترونيكي نشان مي‌دهد كه هر دو ساختار داراي خواص رسانايي مي‌باشد. پهناي هر دو نوار رسانش و ظرفيت براي هر دو ساختار حدود eV 20 است. نتايج محاسبات نشان مي‌دهد كه αC28 و βC32 مي‌تواند در آينده به صورت آزمايشگاهي سنتز شوند تا كاربردهاي بالقوه‌اي در وسايل مكانيكي و الكترونيكي خواهد داشت.