Me-graphane: tailoring the structural and electronic properties of Me-graphene via hydrogenation

文献情報

出版日 2021-04-01
DOI 10.1039/D0CP06684B
インパクトファクター 3.676
著者

Enesio Marinho, Jr, Pedro Alves da Silva Autreto


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要旨

Graphene-based materials (GBMs) are a large family of materials that have attracted great interest due to potential applications. In this work, we applied first-principles calculations based on density functional theory (DFT) and fully atomistic reactive molecular dynamics (MD) simulations to study the structural and electronic effects of hydrogenation in Me-graphene, a non-zero bandgap GBM composed of both sp2 and sp3-hybridized carbon. Our DFT results show the hydrogenation can tune the electronic properties of Me-graphene significantly. The bandgap varies from 0.64 eV to 2.81 eV in the GGA–PBE approach, passing through metallic ground-states and a narrower bandgap state depending on the hydrogen coverage. The analyses of structural properties and binding energies have shown that all carbon atoms are in sp3 hybridization in hydrogenated Me-graphene with strong and stable C–H bonds, resulting in a boat-like favorable conformation for fully-hydrogenated Me-graphene. Our MD simulations have indicated that the hydrogenation is temperature-dependent for Me-graphene, and the covalent adsorption tends to grow by islands. Those simulations also show that the most favorable site, predicted by our DFT calculations, acts as trigger adsorption for the extensive hydrogenation.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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