Computational investigations of Dienes defect- and vacancy-induced changes in the electronic and vibrational properties of carbon fiber structural units‡

文献情報

出版日 2021-12-03
DOI 10.1039/D1CP03930J
インパクトファクター 3.676
著者

Sara B. Isbill, Ashley E. Shields, Roger J. Kapsimalis, J. L. Niedziela


原文を見る

要旨

Carbon fiber (CF) is a promising lightweight alternative to steel and is of significant interest for energy applications. As CF continues to find new uses and is exposed to new external conditions, a noninvasive method of monitoring its structural integrity is critical. Raman spectroscopy is a commonly used method for this monitoring; however, it is highly inferential, and the interpretation of the data is not always straightforward. In this work, we perform density functional theory (DFT) calculations to investigate changes in the vibrational properties of CF structural units (i.e., graphene and graphite) caused by monovacancy and Dienes defects as a foundation for modeling more complex defects that move our model toward that of realistic CF. Using large computational supercells, we can understand how these defects change the electronic structure and vibrational properties of graphene and graphite for interdefect distances near those of the lower experimental limit. The monovacancy opens an electronic bandgap at the K point. Although no such electronic gap is opened by the Dienes defect, both defects introduce flat defect bands near the Fermi energy. The Dienes defect creates long-range deviations of the phonons, leading to substantial broadening of the highest frequency optical modes in the band structure compared to that of the pristine material. In contrast, the phonon changes caused by the monovacancy are short range, and only minor changes in the band structure or phonon density of states were observed. These findings can assist in the interpretation of experimental results by providing atomic-scale insight into key electronic and vibrational features.

関連文献

Variable temperature NMR of organogelators: the intensities of a single sample describe the full phase diagram

Elliot Christ, Dominique Collin, Jean-Philippe Lamps

2018-03-27 Paper

DOI: 10.1039/C8CP00009C

Determination of the protonation preferences of bilin pigments in cryptophyte antenna complexes

Marina Corbella, Zi S. D. Toa, Gregory D. Scholes, F. Javier Luque, Carles Curutchet

2018-07-30 Paper

DOI: 10.1039/C8CP02541J

Synthesis of corrugated C-based nanostructures by Br-corannulene oligomerization

Marco Smerieri, Lara Ferrighi, Silvia Nappini, Luca Vaghi, Antonio Papagni, Cristiana Di Valentin, Federica Bondino, Letizia Savio

2018-09-25 Paper

DOI: 10.1039/C8CP04791J

Central substitution of azacalixphyrins: a strategy towards acidochromic NIR dyes

Cloé Azarias, Simon Pascal, Olivier Siri, Denis Jacquemin

2018-07-11 Paper

DOI: 10.1039/C8CP03789B

Role of cationic groups on structural and dynamical correlations in hydrated quaternary ammonium-functionalized poly(p-phenylene oxide)-based anion exchange membranes

Dengpan Dong, Xiaoyu Wei, Justin B. Hooper, Hongchao Pan, Dmitry Bedrov

2018-06-26 Paper

DOI: 10.1039/C8CP02211A

Effects of thermal disorder on the electronic structure of halide perovskites: insights from MD simulations

Marko Mladenović, Nenad Vukmirović

2018-09-20 Paper

DOI: 10.1039/C8CP03726D

Fluctuations of random walks in critical random environments

Yousof Mardoukhi, Ralf Metzler

2018-07-19 Paper

DOI: 10.1039/C8CP03212B

Reply to ‘Comment on “Angstrom-scale probing of paramagnetic centers location in nanodiamonds by 3He NMR at low temperatures”’ by A. Shames, V. Osipov and A. Panich, Phys. Chem. Chem. Phys. 2018, 20, DOI: 10.1039/c8cp03331e

Vyacheslav Kuzmin, Kajum Safiullin, Gleb Dolgorukov, Andrey Stanislavovas, Egor Alakshin, Sergei Orlinskii, Alexander Klochkov

2018-10-16 Comment

DOI: 10.1039/C8CP05801F

Modelling molecular adsorption on charged or polarized surfaces: a critical flaw in common approaches

Kristof M. Bal, Erik C. Neyts

2018-03-12 Communication

DOI: 10.1039/C7CP08209F

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2-ヒドロキシ-5-ニトロベンジンブロモイドの代替品はありますか?

2-ヒドロキシ-5-ニトロベンジンブロモイドは特定の化学反応に適しているため、代替品は限られています。しかし、同様の構造を持つ2-ヒドロキシ-4-ニトロベンジン...

772-33-82-(Bromomethyl)-4-ni...
化合物よくある質問

N-(2-ブロモフェニル)-1-チロール-3-オキソ-3-(ピペリジニル)プロペン-2-イル)ベンゼンアミドを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

N-(2-ブロモフェニル)-1-チロール-3-オキソ-3-(ピペリジニル)プロペン-2-イル)ベンゼンアミドは有毒で、皮膚や粘膜に刺激を与える可能性があります。...

1800044-77-2N-[(1Z)-1-(2-Bromoph...
化合物よくある質問

1,3プロパンジオール,2-[2-(2アミノ-6クロロ-9Hピリミジン-9-イル)エチル-1,1,2,2-D4]-2,3-ジアセタートの市場動向や研究トレンドはどうですか?

この化合物は、新規治療薬の開発に注目されています。市場では、その有効性と安全性が評価され、研究分野では、分子生物学と医薬化学の新たな発見が期待されています。

1020718-81-31,3-Propanediol, 2-[...
化合物よくある質問

安息香の代替品はありますか?

安息香の代替品としては、フェノール、アロマターゼ阻害剤などが考えられます。しかし、使用目的により適切な代替品は異なります。

579-44-2Ethanone, 2-hydroxy-...
化合物よくある質問

Succinimidyl-alanyl-phenylalanyl-prolyl-phenylalanine 4-nitroanilide はどの業界で使用されていますか?

Succinimidyl-alanyl-phenylalanyl-prolyl-phenylalanine 4-nitroanilide は主に医薬品開発やポ...

128802-73-3succinimidyl-alanyl-...
化合物よくある質問

メチル6-アミノ-5-クロロピリジン-2-カーボイル酸について、適用される法規ガイドラインは何ですか?

メチル6-アミノ-5-クロロピリジン-2-カーボイル酸(CAS番号: 1256794-05-4)の使用には、GHS( Globally Harmonized S...

1256794-05-4Methyl 6-amino-5-chl...
化合物よくある質問

エチル4-(シクロ Pentagonyl)アミノ-2-メチル硫化基ピリミジン-5-カルボキシレートを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

取り扱いには、耐薬品性の容器を使用し、通気性の良い場所で操作することを推奨します。漏れ時は、SDS(安全データシート)を参照して適切な措置を取ること。手洗いと洗...

211245-62-4ethyl 4-(cyclopentyl...
化合物よくある質問

(S)-3-ベンZYルピペリジン塩酸塩とは何ですか?

(S)-3-ベンZYルピペリジン塩酸塩は、CAS番号1258940-00-9で表される化合物です。これは、(S)-3-苯基哌啶的盐酸盐であり、主に医薬品の原料と...

1258940-00-9(S)-3-Phenylpiperidi...
化合物よくある質問

3,5-二甲基金剛胺の主な用途は何ですか?

3,5-二甲基金剛胺は、主に医薬品の原料として使用され、また抗うつ薬や抗アルツハイマー薬の開発に利用されます。さらに、化粧品や食品添加物の製造でも重要な役割を果...

19988-45-52-(2,3-Dihydroxyphen...
化合物よくある質問

ビス(4-メチル-2-ペンチル)フェニルカルボン酸エステルの代替品はありますか?

ビス(4-メチル-2-ペンチル)フェニルカルボン酸エステル (CAS番号: 1398066-13-1) の代替品には、ビス(2-エチルヘキシル)フェノールカルボ...

1398066-13-1Bis(4-methyl-2-penty...

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.

おすすめ化合物

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。