Взаимодействие водорода и азота с нитридом углерода C₃N₄

Abstract

Проанализирована электронная структура наночастицы нитрида углерода. Квантовоеханическое моделирование показало, что используемое лазерное излучение не может привести к возбуждению наночастицы. Замена одного из атомов водорода молекулой водорода или азота приводит к появлению свободного энергетического уровня в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Показано, что используемое лазерное излучение способно возбудить систему наночастица нитрида углерода плюс молекула. Вычислены энергетические барьеры процесса диссоциации молекул водорода и азота. Полученные результаты позволяют предложить механизм модификации наноструктурных алмазоподобных материалов под влиянием электромагнитного излучения.

Проаналізовано електронну структуру наночастинки нітриду вуглецю. Квантовоеханічне моделювання показало, що лазерне випромінення, яке використовується, не може призвести до збудження наночастинки. Заміна одного з атомів водню молекульою водню або азоту призводить до появи вільного енергетичного рівня в забороненій зоні поблизу стелі валентної зони. Показано, що лазерне випромінення, що використовується, здатне збудити систему наночастинка нітриду вуглецю плюс молекуля. Обчислено енергетичні бар’єри процесу дисоціяції молекуль водню та азоту. Одержані результати дозволяють запропонувати механізм модифікації наноструктурних діямантоподібних матеріялів під впливом електромагнетного випромінення.

The electronic structure of carbon nitride nanoparticle is analyzed. Quantummechanical modelling shows that used laser radiation cannot lead to nanoparticle excitation. Replacement of a hydrogen atom by a hydrogen molecule or nitrogen molecule results in occurrence of free-energy level in the forbidden gap near to a ceiling of a valence gap. As shown, the used laser radiation is capable to excite system consisting of a carbon nitride nanoparticle and a molecule. Energy barriers of hydrogen and nitrogen molecules dissociation are calculated. The obtained results suggest the mechanism for modification of diamond-like materials’ nanostructure under electromagnetic radiation.