Кравцова Д. Ю. Електронна структура та фізико-хімічні властивості мета- і наноматеріалів

Дисертація присвячена вивченню особливостей електронних структур та фізико-хімічних властивостей актуальних мета- і наноматеріалів. Дослідження виконані методами функціоналу електронної густини та псевдопотенціалу із перших принципів. Встановлено, що складені із волокон нанопористого GaAs або волокон графен-SiO2 фотонні кристали - вузькозонні. Помічено осциляції ширини забороненої зони від відстані між волокнами. Кількісно визначено чутливість фотонного кристалу, складеного із волокон графен-SiO2, до напрямку збурюючого електромагнітного поля. Показано, що ширина електронної забороненої зони фотонного кристалу опалового типу на основі TiO2-рутил не залежить від форми наночастинки, а тільки від періоду їх укладання в просторі метаструктури. Чисельно визначено макроскопічні діелектричні проникності та піки у спектрах поглинання при різних напрямках збурюючого електромагнітного поля відносно формуючих елементів кристалу. Фотонний кристал, складений із наночастинок TiO2-анатаз, не змінює діелектричних властивостей при зміні періоду укладання або при зміні напрямку збурюючого електромагнітного поля. Помічено особливості у просторовому розподілі електронної густини у острівцевих плівках із Ni, Cu та Ni0,8Fe0,2, якими пояснено появу ємнісного характеру провідності в експерименті. Встановлено осциляції ширин забороненої зони в електронному спектрі острівцевих плівок Ni0,8Fe0,2, Ni, Cu зі збільшенням відстані між острівцями. Обчислено енергетичні рельєфи підходу атома парової фази до зростаючої плівки твердого розчину AlGaN. Виявлено рівність ймовірностей існування плівок GaN та AlGaN, котра обумовлює безбар'єрний механізм заміщення атомів Ga на атоми Al і навпаки та пояснює неконтрольованість процесу утворення твердого розчину AlGaN. Проаналізовано вплив підкладки для наноплівки GaN на зростання плівки AlGaN. Встановлено організацію електронної структури вищих основних та нижчих збуджених станів для 1-6 атомних нанокластерів перехідних металів Cu, Ni, Co, їх оксидів та силіцидів. Показано, що включення у кластери Cu, Ni, Co акцепторних атомів Si сприяє зменшенню енергії збудженого стану. Встановлено твердість нанокластерів алмазу, кубічного BN та їх композиту. Пояснено механізм їх високої твердості за рахунок утворення орієнтаціонного дефекту. Знайдено, що вдалим поєднанням високої твердості та хімічної інертності володіє нанокластер композиту cC-cBN вкритий бором.