Цикл работ, выполненных в 2009-2021 гг. ведущим научным сотрудником лаборатории механики наноматериалов и теории дефектов А.Л. Колесниковой в соавторстве с А.Е. Романовым, посвящен изучению роли дисклинаций (дефектов ротационного типа в твердых телах) в пентагональных микро- и наночастицах и в двумерном кристалле – графене.

Цикл работ состоит из 20 статей, в которых рассмотрены дисклинационные модели пентагональных микро- и наночастиц и способы релаксации механических напряжений в них. Изучены механизмы релаксации за счет формирования поверхностного слоя несоответствия или образования мультидисклинационных экранирующих конфигураций и призматических дислокационных петель в объёме частиц. Результатом проведенных теоретических исследований стало объяснение экспериментально наблюдаемого эффекта радиального разделения компонент твёрдого раствора в пентагональных частицах.

Графен, содержащий дисклинационные дефекты, стал предметом исследований последних лет. Дисклинации в графене связаны с образованием «дефектных» углеродных колец с числом звеньев отличным от шести. Были найдены структурные единицы, состоящие из дисклинаций, с помощью которых собираются межкристаллитные границы в графене, и изучена энергетика этих границ. В свою очередь межкристаллитные границы явились элементами сборки углеродных кристаллов – псевдографенов, включающих минимальное количество гексагонов, характерных для графена, или не имеющих их вовсе в своей структуре. Были выявлены дисклинационные сетки, состоящие из дисклинационных квадруполей, соответствующие псевдографенам. Рассчитаны структурные, прочностные и энергетические свойства графена с изолированными дисклинациями и псевдографенов, а также их электронные зонные диаграммы. Показано, что дисклинации (при их наличии) контролируют деформационное поведение графена. Обнаружено, что зонные диаграммы псевдографенов могут претерпевать существенные изменения в зависимости от плотности дисклинационных сеток и мощности дисклинаций в них. Один из псевдографенов, подобный рассмотренным в работах настоящего цикла, был получен экспериментаторами в 2021 г.