Adsorpce atomů a malých molekul na grafen

Markéta STACHOVÁ

Bachelor's thesis

Adsorption of Atoms and Small Molecules on Graphene

Abstract:

Cílem této bakalářské práce je vypočítat adsorpční energie pro malé molekuly a atomy na grafenu metodou funkcionálu hustoty, vyhodnotit vliv dalších efektů na adsorpci (grafen na kovovém podkladu, teplota), vyhodnotit optimální polohu molekul na grafenu a srovnat různé funkcionály hustoty se započtením van der Waalsových sil. Zaměřila jsem se na atomy Ar, Kr, Xe a molekuly N2, O2, CO, methanu, ethanu a propanu pro které jsou k dispozici aktuální experimentální adsorpční energie. Hlavní přínos práce spočívá v analýze rozdílu adsorpční energie mezi experimentem a teoretickým výpočtem. Všechny vypočtené adsorpční energie jsou přeceňovány vzhledem k experimentu, což je dáno přibližností použitých metod, nicméně pořadí molekul a atomů podle síly vazby je zachováno. Atomy a molekuly se více vážou na grafen s podkladem platiny než na samotný grafen.

Abstract:

The aim of this bachelor thesis is to calculate the adsorption energy of small molecules and atoms on graphene by the density functional method, to evaluate influence of other effects on adsorption (graphene on the metal substrate, temperature), to evaluate the optimal position of the molecules on graphene and to compare the different density functionals with the accounting for van der Waals forces. We focused on the atoms Ar, Kr, Xe and the molecules N2, O2, CO, methane, ethane and propane for which current experimental adsorption energies are available. The main benefit of the thesis is the analysis of the adsorption energy difference between the experiment and the theoretical calculation. All calculated adsorption energies are overestimated with respect to the experiment, due to the proximity of the methods used, but the order of molecules and atoms according to bond strength is maintained. Atoms and molecules are binded more on graphene substrate with platinum than to graphene alone.

Keywords

adsorpce, grafen, molekuly

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 6. 2019

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 15. 8. 2019
• Supervisor: Mgr. František Karlický, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Applied Physics / Biophysics