Θεωρητική μελέτη και μοντελοποίηση των δομικών ιδιοτήτων του γραφενίου - Χατζηδάκης, Γεώργιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, 2014)
Το γραφένιο μετά την πειραματική του ανακάλυψη το 2004 έχει υπάρξει επίκεντρο μελέτης λόγω των ιδιαίτερων μηχανικών, θερμικών και ηλεκτρονικών του ιδιοτήτων. Η απόκριση του γραφενίου στις παραμορφώσεις έχει αποδειχτεί ότι μεταβάλλει τις ηλεκτρονικές και μαγνητικές του ιδιότητες αλλά και τις ιδιότητες μεταφοράς, με αποτέλεσμα η κατανόηση της απόκρισης του γραφενίου στο μηχανικό φορτίο να είναι ένα πεδίο έντονης έρευνας σε πειραματικό, αλλά και θεωρητικό επίπεδομέσω κατάλληλης μοντελοποίησης των μηχανικών του ιδιοτήτων. Τα συνήθη δυναμικά πεδία που περιγράφουν την ενέργεια παραμόρφωσης μορίων ή συστημάτων πολλών ατόμων περιλαμβάνουν συνεισφορές από επιμηκύνσεις δεσμών, κάμψεις μεταξύ γωνιών που σχηματίζονται μεταξύ δεσμών, στρέψεων ατόμων γύρω από δεσμούς και μεικτούς όρους που συζεύγουν τις προηγούμενες τρεις. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας παρουσιάζονται κατάλληλα δυναμικά πεδία για το γραφένιο τα οποία έχουν προκύψει από υπολογισμούς πρώτων αρχών, για να περιγράψουν στρέψεις γύρω από δεσμούς ατόμων άνθρακα εκτός επιπέδου του μονοστρωματικού γραφενίου, με σκοπό την ενσωμάτωση τους σε προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής ή Monte Carlo. Συγκεκριμένα το δυναμικό πεδίο στρέψης υπολογίστηκεμε αναλυτικό τρόπο για δύο συγκεκριμένες μοντελοποιήσεις. Ακολούθησαν υπολογισμοί μέσω θεωρίας συναρτησοειδούς πυκνότητας για κατάλληλες παραμορφώσεις του μονοστρωματικού γραφενίου και προσαρμογή των αντίστοιχων παραμέτρων των δυναμικών πεδίων στα αποτελέσατα των υπολογισμών από πρώτες αρχές. Τέλος εξετάστηκε η εφαρμοσιμότητα του δυναμικού πεδίου σε περίπτωση διαφορετικής παραμόρφωσης κατά την οποία συνεισφέρουν όλοι οι όροι του δυναμικού πεδίου και εξετάστηκε κατά πόσον αναπαράγεται το πλήρες ενεργειακό προφίλ παραμόρφωσης της συγκεκριμένης δομής όπως έχει προκύψει από υπολογισμούς πρώτων αρχών.