| Summary: | Tässä työssä tutkin kaksiulotteisten nanomateriaalien reunojen ominaisuuksia: reunaenergiaa, reunajännitystä, reunan elastista kerrointa ja paikallista tilatiheyttä. Kirjallisuudessa näitä ominaisuuksia on laskettu eri materiaaleille tiheysfunktionaaliteoriaan perustuen. Aiemmin ei kuitenkaan ole tutkittu, ovatko nämä ominaisuudet myös paikallisella tasolla tarkasteltuna reunan ominaisuuksia. Tässä työssä käytän tiiviin sidoksen approksimaatiota, sillä se mahdollistaa ominaisuuksien tutkimisen paikallisella tasolla. Tutkin yhdeksän eri reunan reunaominaisuuksia neljälle materiaalille: grafeenille, kulteenille, heksagonaaliselle boorinitridille ja molybdeenidisulfidille. Ominaisuudesta ja reunasta riippuen, reunaominaisuudet aiheutuvat pääosin reunalla olevista atomeista, mutta myös hieman kauempana reunasta olevat atomit saattavat vaikuttaa reunaominaisuuksiin. Selvä poikkeus on kulteeni porrastetulla reunalla. Sille moni reunaominaisuus aiheutuu koko systeemin atomien yhteisvaikutuksesta. Tutkimus osoittaa, että reunaominaisuudet eivät paikallisella tasolla välttämättä aiheudu reunan atomeista, eivätkä reunaominaisuudet täten aina ole paikallisella tasolla tarkasteltuna reunan ominaisuuksia. Tämä työ koostuu kahdesta osiosta. Johdanto-osuudessa esittelen kaksiulotteiset materiaalit ja käytetyn menetelmän, ja liitteenä olevassa artikkelissa esitellään työn tulokset tarkemmin.
In this thesis I study the properties of two-dimensional nanomaterials: edge energy, edge tension, edge elastic modulus and the local density of states. These properties have been calculated for various materials in the literature using density functional theory. However, it has not been studied whether these properties are located at the edges also on the local level. In this thesis I use the density-functional tight-binding (DFTB) method, as it tells how much each atom contributes to different edge properties. I investigate nine different edges for four materials: graphene, goldene, hexagonal boron nitride and molybdenum disulphide. Depending on the property and the edge, the main contributors for the edge properties are the atoms at the edge, but also the atoms deeper in the bulk might contribute. Goldene with a staggered edge is a clear exception: all the atoms of the system contribute to many of the edge properties. This thesis shows that on a local level the edge atoms are not necessarily the only ones contributing to edge properties, and therefore the edge properties are not necessarily properties of the edge on a local level. This thesis consists of two parts. In the introductory part, I present the two-dimensional materials and the used methods, and in the appendix the results are displayed in detail.
|
|---|