石墨烯分子振动模式因子群分析与密度泛函计算.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)AprilActaP．一Chim．Sin．2012，28(4)，799-804799[Article]doi：l0．3866／PKU．WHXB201202012www．whxb．pku．edu．ca石墨烯分子振动模式因子群分析与密度泛函计算刘波孙红娟，’彭同江(西南科技大学理学院，四川绵阳621010；西南科技大学矿物材料及应用研究所，四川绵阳621010)摘要：运用因子群分析法对石墨烯的分子振动模式进行了理论分析，得到石墨烯的分子振动模式，计算出各振动模式的光谱特性．对所建立的石墨烯晶体的布拉维单胞模型采用基于密度泛函理论的第一性原理

2、进行分子振动频率与模式的计算，所得的振动模式数目以及各振动频率的光谱特性同因子群分析方法所得结论一致．结合上述计算结果，通过系统比较石墨与石墨烯之间的红外光谱和拉曼光谱的差别，从理论上解释了具有D6对称的石墨烯的A、E红外活性特征振动模式没有在红外光谱中出现的原因．关键词：石墨烯：因子群：振动模式：第一性原理：红外光谱：拉曼光谱中图分类号：O641FactorGroupAnalysisofMolecularVibrationalModesofGrapheneandDensityFunctionalCalculationsLlUBo’SUNHong-Juan’PENGTong—Jian

3、grCollegeofScience,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,SiehuanProvince,R．China；21nstituteofMineralMamHa&andApplication，SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,SichuanProvince,PR．China)Abstract：Themolecularvibrationalmodesofgmphenewereanalyzedtheoreticallyby

4、factorgroupanalysis．ThemolecularvibrationaImodesofgrapheneandthespe~ralcharacteristicsofeachvibrationaImodewerecalculatedsuccessfully．ThemolecularvibrationaIfrequencyandmodeofgraphenewerealsocalculatedbyfirst．principiesdensityfunctionaJtheo~basedonestablishmentofthegrapheneBravaiscrystaIunitcel

5、1．Thenumberofvibrationalmodesandcorrespondingvibrationalfrequencyspectralpropertiescalculatedwereconsistentwiththeresultsobtainedusingfactorgroupanalysis．TheabovecalculationsandsystematiccomparisonbetweentheinfaredandRamanspectraofgmpheneandgraphitewereusedtodeterminewhytheinfraredactivevibrati

6、onaImodesA2andE1withD6^pointgroupdidnotappearontheexperimentaIinfraredspectrumofgmphene．KeyWords：Graphene；Factorgroup；Vibrationalmode；First-principles；InfraredspectrumRamanspectrum1引言认知．单层厚度的石墨烯完善了整个碳族的结构2004年，Geim等利用微机械剥离法成功将石体系，被认为是零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨剥离，观察到具有稳定结构的二维单层石墨烯．墨的基本组成单元．由于振动及声子性质的研究可石

7、墨烯的发现震撼了整个物理学界，推翻了“热力以推导出热导率和热容，以及声子研究在准粒子动学涨落不允许二维晶体在有限温度下自由存在”的力学及电子输运方面有着及其重要的作用，因此石Received：November7，2011；Revised：January5，2012；PublishedonWeb：February1，2012．Correspondingau~orEmail：sunhongjuan@SWUSt．edu．cn；Tel：+86-816—241901