Оптимизированные геометрические структуры и электронные структуры графина и родственных ему материалов

Оптимизированные геометрические структуры аллотропов углерода, родственных графиту, — графина, графдинина, графина-3 и графина-4, — а также их электронные зонные структуры были рассчитаны методом полно-потенциального линейного разложения по атомным орбиталям в приближении локальной плотности. Эти аллотропы углерода состоят из шестиугольников, соединённых линейными углеродными цепочками. Длина связи в шестиугольнике немного больше длины связи, соединяющей шестиугольник с внешним атомом углерода. Кроме того, часть линейной углеродной цепочки состоит из ацетиленовых связей (—C≡C—), а не из кумулированных связей (=C=C=). Энергии связи составляют 7,95 эВ/атом для графина и 7,78 эВ/атом для графдинина, а оптимизированные параметры решётки — 6,86 Å для графина и 9,44 Å для графдинина. Эти материалы являются полупроводниками с умеренной шириной запрещённой зоны. Запрещённая зона расположена в точке M или в точке Γ в зависимости от числа ацетиленовых связей между соседними шестиугольниками. Эффективные массы как в зоне проводимости, так и в валентной зоне очень малы.