Young’s Modulus and Poisson’s Ratio of Monolayer Graphyne

گرافواين دوبعدي تك لايه، يك شكل جديد از آلوتروپ هاي كربن با اتم هاي كربن و ، عليرغم كاربردهاي بالقوه ي متنوعش، تاكنون مورد توجه كمي واقع شده است؛ كه شايد ناشي از خواص ناشناخته آن باشد. به ويژه، تعيين مقادير دقيق خواص الاستيك آن مي تواند راه را براي مطالعات آتي اين نانوسازه بگشايد. از اين رو در اين مقاله، تحقيقي بر پايه ي نظريه ي تابع چگالي روي خواص الاستيك گرافواين شامل مدول يانگ سطحي و نسبت پوآسون آن ارايه شده است. تحليل هاي نظريه تابع چگالي در چارچوب تقريب گراديان تعميم يافته و با استفاده از همبستگي تعادلي پي-بي-اي اجرا شده است. اين مطالعه نشان مي دهد كه بخاطر پيوندهاي كمتر موجود در گرافواين نسبت به پيوندهاي گرافين ، مدول الاستيك گرافواين تقريباً نصف مدول الاستيك گرافين است.

Despite its numerous potential applications, two-dimensional monolayer graphyne, a novel form of carbon allotropes with sp and sp2 carbon atoms, has received little attention so far, perhaps as a result of its unknown properties. Especially, determination of the exact values of its elastic properties can pave the way for future studies on this nanostructure. Hence, this article describes a density functional theory (DFT) investigation into elastic properties of graphyne including surface Young’s modulus and Poisson’s ratio. The DFT analyses are performed within the framework of generalized gradient approximation (GGA), and the Perdew–Burke– Ernzerhof (PBE) exchange correlation is adopted. This study indicates that the elastic modulus of graphyne is approximately half of that of graphene due to its lower number of bonds.