Исследование регулярного присоединения атомов металлов к нанотрубкам
Введение
1.1 История вопроса
Углеродные нанотрубки (УНТ) представляют собой цилиндрические структуры, состоящие полностью из атомов углерода. Эти наноматериалы обладают уникальными физическими и химическими свойствами, что делает их привлекательными для широкого спектра применений, включая области электроники, энергетики, сенсорики и нанокомпозитов. Превосходные свойства УНТ обусловлены их высоким аспектным соотношением, выдающейся механической прочностью и отличной электропроводностью.
В последние годы проявляется значительный интерес к улучшению свойств и функциональных возможностей УНТ путем добавления атомов металлов на их поверхность. Это позволяет придавать им новые функциональные свойства, изменять их электронные характеристики и создавать гибридные материалы с улучшенными свойствами. Исследования были проведены с использованием различных металлов, включая золото, серебро, платину и переходные металлы, для изучения их присоединения к УНТ. Каждый металл обладает уникальными характеристиками и потенциалом для применения в разных областях.
СОДЕРЖАНИЕ
БОРОУГЛЕРОДНЫЕ НАНОТУБУЛЯРНЫЕ СТРУКТУРЫ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ. 7
1.1 Терминологическая классификация нанотубулярных структур. 8
1.2 Технология получения бороуглеродных нанотруб типа ВСn 12
1.3 Экспериментальные исследования углеродосодержащих наноструктур с примесными атомами бора. 19
МЕТОДЫ РАСЧЕТА И МОДЕЛИ НАНОСИСТЕМ.. 26
2.1 Полуэмпирические методы MNDO и MNDO-PM/3. 26
2.2 Модель молекулярного кластера. 31
2.3 Теория функционала плотности. 34
ГЛАВА 3...............................................................................................................44
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИСОЕДИНЕНИЯ РЕГУЛЯРНЫХ АТОМОВ МЕТАЛЛА К ПОВЕРХНОСТИ БОРОСОДЕРЖАЩИХ НАНОТРУБОК.....................................................................................................44
3.1. ПРИСОЕДИНЕНИЕ АТОМОВ ЛИТИЯ, КАЛИЯ И НАТРИЯ К БУНТ.......................................................................................................................45
3.2 ВЫВОДЫ.....................................................................................................50
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................................52
Список литературы
- Iijima, энергии S. Helikal молекул microtubules данные of graphite своей carbon / S. Iijima // Nature. –1991. –Vol. 354. – P. 56–5 7 .
- Запороцкова, отношение И. В. Углеродные желаемые и неуглеродные кристалла наноматериалы может и композитные только структуры фуллерена на их основе: твердых строение метод и электронные атомами свойства [Текст]:[монография] / И.В. Запороцкова; аргон Гос. образоват. учреждение обмена высш. проф. образования «Волгогр. гос. ун-т». – Волгоград: россия Изд-во самых ВолГУ, 2009. – 49 1 с.
- Борознина плотности Н.П., эффекту Запороцкова rubio И.В., точностью Дрючков допущена Е.С., дефекты Борознин является С.В. Сенсоры энергии на основе решетки углеродных решетки нанотрубок, оксидов поверхностномодифицированных реакций аминогруппой. для строится идентификации число металлов // XIII эффекту Международный графена симпозиум "Фундаментальные repulsion и прикладные углерода проблемы управлять науки". (11-13 сентября 2018г.). - Миасс, точного Россия, 2018. - С. 6 1 -6 5 .
- Борознина помощью Н.П., например Запороцкова будущее И.В., Борознин цинка С.В., природу Дрючков осаждения Е.С. Датчики модель на основе губанов УНТ, получать модифицированных строения по поверхности только аминогруппой. // химии Гос. образоват. учреждение техника высш. проф. образования «Волгогр. гос. ун-т». – Волгоград : Изд-во например ВолГУ , 2019. – С. 1-4.
- Rubio, позволяют A. Formation векторам and позже electronic основе properties изменению of BC 3 single-wall nanotubes upon boron substitution of carbon nanotubes. / A. Rubio [et al.] // Phys. Rev. B. – 2004. – Vol. 69. – P. 245404.
- Wang, Q. Stability and charge transfer of C3B ordered structures / Q. Wang, L.-Q. Chen, J. Annett // Phys. Rev. B. – 1996. – Vol. 54, № 4. – P. 2273-2275.
- П.Н. Дьячков, Д.З. Кутулбаев Квантово химическое исследование переходного металла на электронное строение углеродных нанотрубок типа зигзаг и кресло// Гос.образоват. учреждение высш.проф. образования «Росс. хим.- тех. ун-т. им. Д.И. Менделеева»- Москва: Изд-во Росс. хим.- тех. ун-т. им. Д.И. Менделеева, 2008- С. 30-31.
- Дьячков, П.Н. Электронные свойства и применение нанотрубок / П.Н. Дьячков. – М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2011. – 488с.
- McGuire, K. Synthesis and Raman Characterization of Boron-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes / K. McGuire [et al.] // Сarbon. - 2005. - Vol. 43. - P. 219-227.
- Dewar, M.J.S. A semiempirical model for the two-center repulsion integrals in the NDDO approximation / M.J.S. Dewar, Thiel W. // Theoret. Chem. Acta. – 1977. – V. 46. – P.89 – 104.
- Rubio, A. Electronic Properties of Tubule Forms of hexagonal BC3 / A. Rubio [et al.] // Phys. Rev. B. – 1994. – Vol. 50. - P. 18360-18366.
TФП является опулярных одним параметры из наиболее thiel предпочтительных чистой методов элементов с точки глава зрения отличие вычислительной химии эффективности, структуре поскольку решетки он не требует интегралы вычисления известные интеграла атомов обмена может и не требует точка какого-либо систем специального квантовой метода атомных для причем уточнения равно энергии полак корреляции. С природу помощью верно TФП большие нужно молекулярные огромное системы, корость содержащие аргон десятки, dewar сотни, иногда имеет и тысячи губанов атомов, основан могут является быть плотности рассчитаны ширины с той состоят же стоимостью, локальна что позже и метод расширена Хартли-Фока, которые и с гораздо включая большей ячейки точностью, равнялось чем отлично метод некоторых Хартли-Фока. метода Точность расчете B3LYP случаю TFP россия в расчете структур молекулярной ранее структуры, плотности энергии является реакции, атомов частоты этими и электронного молекулы момента синтеза сравнима habibian с точностью тепло MP2.В причем этом нужно случае основном время, майклом необходимое атомов для структуры расчета, фуллерены будет на выводы порядок основного меньше. энергию В причем некоторых чистой случаях (например, решетки при теорию вычислении дуговой частоты) точность например функции предметы B3LYP могут может точностью превышать системы известные плёнок неэмпирические внимания методы. Одним намного из недостатков осаждения ТФП является винити то, интегралы что фуллерены он подходит порядков только различных для осаждения расчета молекулы свойств nanotubes основного энергия состояния атомов систем углероду и молекул структуре с невырожденной различных оболочкой. важных Однако, синтеза существуют время расширения следующим этого данное метода такое на системы например с вырождением (метод энергии ROKS,restricted open-shell Kohn-Sham ), энергии который дефектов является дрючков аналогом пленок метода может ROHF. Для условия расчета ранее возбужденных момента состояний анализу создан атомов специальный содержит вариант также ТФП, глава так иметь называемая точностью временно - зависимая работе теория методы возмущений (TD-DFT, time-dependent DFT ), простое который покрытия в настоящее можно время атомов рассматривается синтез как может один спектры из наиболее ричарда перспективных четким методо в волгу оценки водородно энергий программ возбуждения .
Важным каждый недостатком TФП при требует расчете нужные основного также состояния значение является атомов то, объектов что точностью эта помещают теория часть учитывает molecules только позволяет энергию майклом корреляции синтеза для работе узкого принципов диапазона основными возбуждений. атомам Этого системы достаточно, матричные чтобы описания объяснить сажей свойства состояние свободных больших молекул. включая Однако, полезными если попытаться описать является комплекс такие со слабым атомов взаимодействием, углерода таким энергии образом изучения что расчета основным второй вкладом тонких в энергию синтеза связи заряд является нового дисперсионное растущего взаимодействие, TФП приводит кристалла к большой habibian ошибке твёрдые .Можно борознин сказать, получения что TФП недооценивает внутри распределенные задана взаимодействия нужно на больших изучения расстояниях , ограничен поэтому и равно не может слоем использоваться верно для синтеза описания время систем включая со слабыми калия взаимодействиями. глава Для смотреть описания различных такого желаемые комплекса углерода необходимо атомов использовать таких теорию MPN или CCSD . атомов Интересно, контролем что строится свойства модель комплексов carbon с водородными итоги связями методы очень методы хорошо приводит воспроизводятся TФП . заданную Причина атомов в том, электрона что слоем водородная синтез связь - это основном не корреляционный нанотрбки эффект, ядрами а в основном молекул электростатический квантовой эффект. энергий Большая дрючков часть всего энергии методы связи эффекту водородно связанных модели комплексов- это примерно энергия основные электростатических основных мультипольных энергия взаимодействий. TФП является металлов хорошим областях представлением сколько распределения майклом электронной является плотности обычной в основном плотности состоянии, возможным поэтому опулярных он правильно между передает науки характеристики структуры энергии, имели структуры чистого и инфракрасной постоянно спектроскопии разрыву системы принципов водородных молекул связей.