Звіт про науково-дослідну роботу: „Моделювання магнітних властивостей, магнітоелектричних взаємодій та аномалій поверхневих станів в наноматеріалах, мультифероїках і графеноподібних матеріалах”

Abstract

МЕТА РОБОТИ - теоретичне дослідження властивостей нанорозмірних матеріалів. ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ - нанорозмірні сегнетоелектрики, феромагнетики, кристали зі структурою сфалериту та фулерени. Запропоновано теоретичний опис фізичної природи феромагнітних, cегнетоелектричних і магнітоелектричних властивостей твердих розчинів Pb(Fе1/2Та1/2)x(Zr1/2Ті1/2)1-х03 і Pb(Fe1/2Nb1/2)x(Zr1/2Ti1/2)1-x03 при температурах вищих за 100 К, включаючи феромагнетизм при кімнатній температурі, залежність фазової діаграми від складу з особливою увагою до мультифероїчних властивостей при кімнатній температурі. Проведено порівняння теорії з експериментально встановленими границями між параелектричною, сегнетоелектричною, парамагнітною, антиферомагнітною, феромагнітною, і магнітоелектричною фазами. Теоретичні розрахунки описали особливості вмикання магнітним полем сегнетоелектричного домену. Причини експериментально встановленої відсутності феромагнітної фази у PFN, PFT і твердому розчині PFN-РbТіОз встановлені в рамках запропонованої теорії. Проведено теоретичне дослідження мультифероїків PbFe1/2Sb1/203 з високим ступенем хімічного упорядкування. Зокрема, ab initio розрахунки пояснили мікроскопічний механізм формування гігантських суперспінів. Проведено високотемпературне детальне обчислення морфології цих кластерів. Запропоновано новий механізм формування суперспіна в подвійних перовскітах PbFe1/2M1/203 (М = Nb, Та і Sb). Проведено ab initio розрахунки електронної структури 4-х варіантів полярної поверхні CdTe (111) А(2x2), що закінчується Cd: ідеальної, релаксованої, реконструйованої з вилученням іона Cd і реконструйованої з дальшою релаксацією. Визначені оптимальні міжатомні сили і рівноважні ординати атомів Cd і Те верхніх чотирьох шарів. Розраховані зонні структури 4-х варіантів слебів та проаналізовано вплив релаксацій та конструкції на особливості поведінки зон провідності і валентної. Створено комп’ютерну модель фулереноподібного ZnO кластеру зі змішаним sp¬3/sp2 типом зв'язків та алмазоподібною структурою оболонки, досліджено вплив геометрії поєднання уособлених атомних кластерів ZnxOx та домішок Мп, Co, Cd на електронні властивості і стабільність отриманих цеолітоподібних структур. Досліджено вплив магнітної домішки Со на оптимізовану геометрію і електронну структуру фулереноподібного кластеру Zn24Coi2036¬ особленого та з урахуванням кристалічного простору. Встановлена перевага в значенні енергії когезії кластерів імплантованих домішкою Со в порівнянні з кластером на основі чистого ZnO. КЛЮЧОВІ СЛОВА: НАНОМАТЕРІАЛИ, ПОВЕРХНЕВИЙ СТАН, НАПІВПРОВІДНИК, ГРАФЕН, ЕЛЕКТРОННА СТРУКТУРА, АДСОРБЦІЯ КИСНЮ.