Disclination ensembles in graphene

Abstract

We consider graphene disclination networks (DNs) — periodic distributions of disclination defects. Disclinations manifest themselves as 4-, 5-, 7- or 8-member carbon rings in otherwise 6-member ring ideal 2D graphene crystal lattice. Limiting cases of graphene-like 2D carbon lattices without 6-member motives, i.e., pseudographenes, are also studied. The geometry and energy of disclinated 2D carbon configurations are analyzed with the help of molecular dynamics (MD) simulation technique. A comparison of the obtained MD results with analytical calculations within the framework of the theory of defects of elastic continuum is presented.

Розглянуто дисклінаційні сітки (DNs) — періодичні розподіли дисклінаційних дефектів у графені. Дисклінації проявляють себе як 4-, 5-, 7- або 8-членні вуглецеві кільця на відміну від 6-ланкових кілець, з яких складається двовимірна 2D ідеальна гратка графена. Також досліджено граничні ви-падки графеноподібних 2D вуглецевих граток без 6-ланкових кілець — так звані псевдографени. Геометрія та енергія дисклінованих 2D-вуглецевих конфігурацій аналізуються за допомогою метода молекулярної динаміки (MD). Наведено порівняння результатів MD моделювання та аналітичних розрахунків в рамках теорії дефектів пружного континууму.

Рассмотрены дисклинационные сетки (DNs) — периодические распределения дисклинационных дефектов в графене. Дисклинации проявляют себя как 4- , 5-, 7- или 8-членные углеродные кольца в отличие от 6-звенных колец, из которых состоит двумерная (2D) идеальная решетка графена. Также исследуются предельные случаи графеноподобных 2D углеродных решеток без 6-звенных колец — так называемые псевдографены. Геометрия и энергия дисклинированных 2D углеродных конфигураций анализируются с помощью метода молекулярной динамики (MD). Представлено сравнение результатов MD моделирования и аналитических расчетов, проведенных в рамках теории дефектов упругого континуума.