掺杂对石墨烯拉曼光谱的影响

本项目拟采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，设计优化掺杂石墨烯（掺杂B、N等原子）以及表面吸附分子的掺杂石墨烯的各种构型，模拟计算这些构型的拉曼光谱，探究掺杂对石墨烯拉曼光谱的影响机制，以及掺杂石墨烯作为衬底对吸附分子的拉曼光谱的表面增强效应。通过理论计算的掺杂石墨烯的拉曼光谱与实验结果的比较，确定掺杂石墨烯样品的可能结构和特性；通过具体分析各种模型的分子键、轨道电子态密度和分子振动等情况，理解掺杂改变石墨烯拉曼光谱的物理机制；通过模拟计算吸附分子后的掺杂石墨烯的拉曼光谱，研究掺杂石墨烯对吸附分子拉曼光谱的表面增强效应，为掺杂石墨烯作为一种表面增强拉曼光谱衬底的应用提供重要的理论依据。

对表面增强拉曼光谱的增强机制存在两种不同的看法，一种是Jeanmaire和Van Duyne提出的电磁场效应，另一种是Albrecht和Creighton提出的电子转移效应或化学效应，我们经过对一种类似石墨烯碎片的分子peryleen吸附在银团簇的拉曼光谱的研究，发现在没有化学效应增强的情况下，纯的电场增强可以最高达到3个数量级，为实验上理解这一现象提供了理论基础。我们还利用密度泛函理论对Be吸附石墨烯的储氢特性进行了计算，我们发现石墨烯吸附Be原子后，吸附能比较小，容易发生团簇，通过Be掺杂再吸附一个Be原子，吸附比较稳定，并且两个Be原子对称分布于石墨烯的两侧，此种构型解决了吸附原子Be 的团簇问题。