Show simple item record

The role of structural dynamics in energy dissipation and layer exfoliation in transition metal dichalcogenides



dc.contributor.advisorCammarata Antonio
dc.contributor.authorFlorian Belviso
dc.date.accessioned2021-11-04T12:12:17Z
dc.date.available2021-11-04T12:12:17Z
dc.date.issued2021-08-23
dc.identifierKOS-1083893883305
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10467/98356
dc.description.abstractPochopení jevu tření mezi dvěma materiály je v oboru materiálového inženýrství náročné, protože vyžaduje velmi komplexní přístup. Pro výrobu a provoz nanotechnologických zařízení je třeba stále více řešit způsoby řízení třecího procesu v nanoměřítku. Tato práce je zaměřena na studium vlivu vnějších elektrických polí a vlivu přítomnosti cizích částic na třecí vlastnosti materiálů na bázi dichalkogenidů přechodových kovů MX 2. Analýzy jsou založeny na výpočtech metodou teorie funkcionální hustoty (DFT) a na studiu fononových spekter těchto materiálů. S využitím elektronických deskriptorů je možné popsat změny elektronických struktur a zároveň kvantifikovat jejich dynamickou odezvu ve smyslu příspěvku jednotlivých atomů do vibračních spekter. Práce prezentuje použité teoretické nástroje, metodiku výpočtů a další detaily. Praktická část práce je členěna do třech částí. V první části jsou popsány výsledky studia vlivu elektrostatického pole na třecí vlastnosti materiálu. Tato analýza ukázala, že akumulovaný měrný náboj v materiálu zlepšuje skluz vrstev, což vede ke snížení tření v nanoměřítku. Druhá část je zaměřena na vliv interkalace cizích částic (N 2 a CO 2 ) do MX 2 materiálu a dále na korelaci vlastností valenčních pásů s třením mezi jednotlivými vrstvami materiálu. Poslední část popisuje vliv molekuly N 2 vložené mezi vrstvy materiálu MX 2 na zlepšení a stabilizaci třecích vlastností materiálu v přítomnosti vnějšího elektrostatického pole. Výsledky této práce přinášejí ucelený postup volby vhodných elektrostatických polí a cizích částic při vývoji nových tribologických materiálů s řízenou třecí odezvou.cze
dc.description.abstractIn materials science, understanding friction between surfaces is challenging, as it calls for a multiscale approach. Yet, finding ways to control the friction at the nanoscale is a growing necessity for the fabrication and operation of optimal nano-engineered devices. Throughout this thesis, the author demonstrates how the use of external electric fields and contaminant molecules can influence the frictional behaviour of MX 2 Transition Metal Dichalcogenides. The study is based on Density Functional Theory calculations and phonon spectrum analysis of the considered materials. Electronic descriptors allow us to describe the changes in the electronic structures, while we quantify the dynamical response in terms of atomic participations to the vibrational behavior. We present the theoretical tools and the methodology used, along with the computational details. Three distinct investigations are described in the Results part. The first study examines the effect of an electrostatic field on the frictional properties of the material. The analysis shows that a specific charge accumulation within the material favors the relative layer sliding, hence reduces the nanoscale friction. A second study discusses the effect of the intercalation of N 2 and CO 2 contaminants on the same materials, and how the valence band is correlated to the layer-layer frictional response. Finally, the third study shows how the insertion of an N 2 contaminant molecule in the interlayer region of the systems can stabilise the frictional response of the materials exposed to an electrostatic field. The obtained results constitute guidelines on how to select proper fields and contaminants to design new tribological materials with a customized frictional response.eng
dc.publisherČeské vysoké učení technické v Praze. Vypočetní a informační centrum.cze
dc.publisherCzech Technical University in Prague. Computing and Information Centre.eng
dc.rightsA university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmleng
dc.rightsVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlcze
dc.subjectVýpočetní fyzikacze
dc.subjectDFTcze
dc.subjectTMDcze
dc.subject2-D materiálycze
dc.subjectTřenícze
dc.subjectTribologiecze
dc.subjectComputational Physicseng
dc.subjectDFTeng
dc.subjectTMDeng
dc.subject2-D materialseng
dc.subjectFrictioneng
dc.subjectTribologyeng
dc.titleRole strukturální dynamiky při ztrátě energie a odlupování vrstev v přechodových kovových dichalkogenidechcze
dc.titleThe role of structural dynamics in energy dissipation and layer exfoliation in transition metal dichalcogenideseng
dc.typedisertační prácecze
dc.typedoctoral thesiseng
dc.contributor.refereeRighi Maria Clelia
theses.degree.grantorkatedra řídicí technikycze
theses.degree.programmeApplied Physicscze


Files in this item


This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record