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Atomic-Scale Modelling of Folding and Filling in 2D Nanostructures
Cette thèse explore les implications de la courbure locale dans les nanomatériaux basés sur les couches de carbone et de nitrure de bore, en utilisant principalement la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) avec des fonctions semi-locales et hybrides. Les nanotubes de carbone et de nitrure de bo...
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| Auteurs principaux : | , , , , , , , , |
|---|---|
| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Atomic-Scale Modelling of Folding and Filling in 2D Nanostructures / Anthony Impellizzeri; sous la direction de Christopher Ewels et de Dmitry Rybkovskiy |
| Publié : |
2020 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
|
| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Sciences des matériaux : Nantes : 2020 |
| Sujets : |
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| 230 | |a Données textuelles | ||
| 304 | |a Titre provenant de l'écran-titre | ||
| 314 | |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules et Matériaux (Le Mans) | ||
| 314 | |a Partenaire(s) de recherche : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes) (Laboratoire) | ||
| 314 | |a Autre(s) contribution(s) : Florent Boucher (Président du jury) ; Elena Besley, Isabelle Braems, Alfonso San Miguel, Irene Suarez-Martinez (Membre(s) du jury) ; Raúl Arenal de la Concha (Rapporteur(s)) | ||
| 328 | 0 | |b Thèse de doctorat |c Sciences des matériaux |e Nantes |d 2020 | |
| 330 | |a Cette thèse explore les implications de la courbure locale dans les nanomatériaux basés sur les couches de carbone et de nitrure de bore, en utilisant principalement la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) avec des fonctions semi-locales et hybrides. Les nanotubes de carbone et de nitrure de bore ne sont pas stables au-dessus d'un certain diamètre mais s'effondrent spontanément. Des phénomènes électroniques fascinants peuvent apparaître dans ces nanosystèmes déformés radialement, tels qu'une transition métal-semiconducteur pour le carbone, et une réduction du gap électronique dans le hBN isolant. Je compare ces phénomènes à la structure et aux propriétés électroniques des dislocations prismatiques des bords du graphite massif. La "bande D" en spectroscopie Raman est généralement attribuée à des défauts ponctuels. Je démontre ici que sa présence intense dans des nanotubes de carbone propres et effondrés est plutôt liée à la rupture de symétrie induite par la localisation de la courbure le long du bord effondré.Des éléments tels que l'iode et le phosphore peuvent être encapsulés à l'intérieur de nanotubes de carbone ou dans les cavités du bord des tubes effondrés, formant des chaînes de type 1D dont les structures peuvent ne pas exister si elles sont considérées comme autonomes, et facilitant l'effondrement des nanotubes par transfert de charge. Je propose une méthode simple et efficace basée sur la DFT, la mécanique quantique et l'approximation semi-classique de Placzek pour caractériser les caractéristiques Raman de grands systèmes tels que les nanotubes effondrés et les chaînes de phosphore avec une grande précision. Ces résultats démontrent comment des déformations locales peuvent modifier complètement les propriétés des nanomatériaux, les poussant vers des applications nouvelles et inattendues. | ||
| 330 | |a This thesis explores the implications of local curvature in layered carbon and boron-nitride nanomaterials, using primarily density functional theory with semi-local and hybrid functionals. Carbon and boron-nitride nanotubes are not stable above a certain diameter but spontaneously collapse. Fascinating electronic phenomena can emerge in these radially deformed nanosystems, such as a metal-semiconductor transition for carbon, and gap reduction in the case of insulating hBN. I compare this with the structure and electronic properties of prismatic edge dislocations in bulk graphite. The so-called D-band in Raman spectroscopy is typically assigned to point defects, I demonstrate here that its intense presence in clean collapsed carbon nanotubes is instead related to symmetry breaking induced by localization of curvature along the collapsed edge. Elements such as iodine and phosphorus can be encapsulated inside carbon nanotubes or the edge cavities of collapsed tubes, forming 1D-like chains whose structures may not exist if considered free-standing, and facilitating nanotube collapse through charge transfer. I propose a simple and efficient method based on quantum mechanical DFT and semiclassical Placzek approximation to characterize the Raman features of large systems such as collapsed nanotubes and phosphorus chains with high accuracy. These results demonstrate how local deformations can completely modify the properties of nanomaterials, pushing them towards novel and unexpected applications. | ||
| 337 | |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF | ||
| 541 | | | |a Modélisation à l'échelle atomique du pliage et du remplissage dans des nanostructures 2D |z fre | |
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