name: Моделирование структуры, механических и электронных свойств кристаллов L-образных аминокислот методами теории функционала плотности
keyword_list: Теория функционала плотности Упругость Давление Электронные свойства Колебательные свойства Аминокислоты
abstract: В ходе проведенных автором расчетов и выполненного анализа получены следующие результаты, установлены закономерности и сформулированы выводы:
  1.	На примере хорошо известных кристаллов нафталина и антрацена и менее изученных кристаллов цвиттерионных аминокислот показано, что учет дисперсионных сил, реализованных с помощью схем Гримма D2 и D3, приводит к совпадению с экспериментальными данными параметров структуры органических молекулярных кристаллов. Полученные значения межмолекулярных водородных связей с учетом дисперсионной поправки также близки к экспериментальным данным.
  2.	Рассчитаны методами теории функционала плотности без учета и с учетом межмолекулярного взаимодействия упругие постоянные для монокристаллов нафталина и антрацена в фазах с симметриями P21/a и P21/c. Показано, что для P21/a структуры нафталина расчет с градиентным функционалом PBE приводит к заниженным значениям упругих постоянных, а с учетом дисперсионной поправки PBE+D3 к завышенным. Упругие модули, рассчитанные для поликристаллов: объемный, сдвига и Юнга больше в P21/c структурах. Микротвердость для обеих фаз в нафталине выше, чем в антрацене.
  3.	Вычисленные упругие постоянные для монокристаллов L-аланина и L-треонина соответствуют критериям их механической стабильности. Установлена сильная анизотропия механических свойств цвиттерионных аминокислот. Показано, что универсальный фактор анизотропии по Ранганатану и Остоя-Старжевскому в аланине почти в два раза больше, чем в треанине, а микротвердость по Викерсу, наоборот, в два раза меньше. Посредством визуализации проекций модулей Юнга в кристаллических плоскостях xy, xz, yz показана большая изотропность метафазы L-треонина.
  4.	Рассчитанные с давлением наборы упругих постоянных в L-аланине выявили особенность: с ростом давления упругие постоянные возрастают, а для упругой постоянной C55, описывающей степень одноосного сдвига, наоборот, убывает с ростом давления, что свидетельствует об уменьшении необходимой прикладываемой силы для одноосного сдвига с прикладываемым напряжением в плоскости xz.
  5.	Обнаружено нетипичное поведение диэлектрических свойств при фазовом переходе в L-треонине. Компонента d25  пьезоэлектрического тензора напряжения при фазовом переходе возрастает в 12 раз, а компонента d36, увеличиваясь примерно в 5 раз, меняет знак на противоположный. Это свидетельствует о том, что при фазовом переходе при действии внешнего электрического поля будет наблюдаться смена растяжения на сжатие кристалла.
  6.	Показано, что в L-треонине при давлении в интервале от 1 до 2 ГПа образуется метафаза, которая сохраняет исходную кристаллическую симметрию, но имеет другое пространственное расположение молекул в элементарной ячейке. Ранее существование фазового перехода в данном интервале давлений было показано экспериментально в других источниках, однако, объяснение его возникновения дано в настоящей работе.
  7.	Установлено, что для L-аланина и L-трианина линейный модуль сжимаемости принимает наименьшее значение для оси b и максимальное для оси a так, что они равны 2,38 и 5,17 ГПа, соответственно. Модули сжимаемости для внутримолекулярных связей C-H, C-N и C-O метиловой, аминной и карбоксильной групп на порядок больше чем модули сжимаемости для межмолекулярных N-H◦◦◦O связей.
  8.	На основе проведенных расчетов электронных структур под давлением показано, что для аминокислот имеет место нелинейное снижение под давлением заряда карбоксильных и аминогрупп, а также уменьшение ширины запрещенной зоны, что связано с изменением межмолекулярных водородных связей.
  9.	Для L-аланина рассчитаны модовые параметры Грюнайзена ИК-спектра, находящегося в хорошем согласии с экспериментальными данными. Показано, что для колебаний атомов аминогруппы модовые параметры Грюнайзена являются отрицательными (γk < 0) в диапазоне волновых чисел 2900-3200 см-1, что связано с анизотропией кристалла, в частности взаимным расположением и, как результатом, движением молекул и увеличением торсионных углов между водородными связями, образованными карбоксильной и аминогруппами.
chairman_dissertation_council.name: Виктор
chairman_dissertation_council.surname: Беляев
chairman_dissertation_council.patronymic: Васильевич
chairman_dissertation_council.position: Главный научный сотрудник
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: А-7376-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 55423741600
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0003-0553-9358
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Надежда
organization_supervisor.surname: Дейнега
organization_supervisor.patronymic: Владимировна
organization_supervisor.position: ученый секретарь
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 29.19.03
rubrics.name: Теория конденсированного состояния
oecds.code: 01.03.UK
oecds.name: PHYSICS, CONDENSED MATTER
speciality_codes.name: Физика конденсированного состояния
speciality_codes.code: 01.04.07
supervisors.fio: Журавлев Ю.Н.
supervisors.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
supervisors.speciality_code: Физика конденсированного состояния
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Квашнин А.Г.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Физика конденсированного состояния
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Зиненко В.И.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Физика конденсированного состояния
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: МГОУ
protection_organization.name: Государственное образовательное учреждение высшего  образования Московской области Московский государственный областной университет
protection_organization.ogrn: 1027700136452
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации, осуществляющие функции в области образования и науки
protection_organization.okopf: Государственные бюджетные учреждения субъектов Российской Федерации
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" КЕМГУ КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.ogrn: 1034205005801
author_organization.supervisor_name: АЛЕКСАНДР
author_organization.supervisor_surname: ПРОСЕКОВ
author_organization.supervisor_patronymic: ЮРЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения