Теоретический анализ строения и физических свойств углеродных нанокластеров с позиций разработки на их основе наноустройств различного назначения

• Автор: Глухова, Ольга Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.27.01, 01.04.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 512 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ЧАСТЬ 1. УГЛЕРОДНЫЕ НАНОКЛАСТЕРЫ: СТРОЕНИЕ
И КЛАССИФИКАЦИЯ
Глава 1. Математические модели углеродных нанокластеров
1Л. Базовая квантово-химическая модель (базовая схема)
новая параметризация модели сильной связи для углеродных нанокластеров
1Л Л. Теория основы базовой квантово-химической модели 50 1Л .2. Новая параметризация модели сильной связи для
углеродных нанокластеров
1.2. Модифицированная эмпирическая модель углеродных тубулярных нерегулярных нанокластеров
1.3. Универсальный метод воссоздания топологии каркаса тубулярного нанокластера
1.3.1. Трехпараметрический метод
1.3.2. Метод симметрии и трехпараметрический метод: сравнение
Заключение к первой главе
Глава 2. Принципы и признаки классификации многослойных
фуллеренов
2.1. Систематизация топологических моделей тетраэдрических
(7Д и икосаэдрических (//,) однослойных фуллеренов
2.1.1. Топологические модели фуллеренов тетраэдрической симметрии
2.1.2. Топологические модели фуллеренов икосаэдрической симметрии
2.2. Базовая схема, адаптированная к изучению тетраэдрических
(Т(1) и икосаэдрических (7/,) фуллеренов
2.3. Характерные свойства однослойных фуллеренов различных топологических моделей
2.4. Классификация двухслойных фуллеренов

2.4.1. Центрированные двухслойные фуллерены
2.4.2. Двухслойные фуллерены с нецентральным эффектом
2.5. Обобщение на многослойные фуллерены с тремя и более
оболочками
Заключение ко второй главе
Глава 3. Классификация акиральных тубулярных нанокластеров
3.1. Топологические модели акиральных тубулярных нанокластеров
3.1.1. Топологические модели гексагональных акиральных тубулярных нанокластеров
3.1.2. Топологические модели пентагон-гексагональных акиральных тубулярных нанокластеров
3.2. Характерные свойства гексагональных акиральных тубулярных нанокластеров
3.2.1. Гексагональные нанокластеры типа кресло
3.2.2. Г ексагональные нанокластеры типа зигзаг
3.3. Характерные свойства пентагон-гексагональных акиральных тубулярных нанокластеров
3.3.1. Пентагон-гексагональные нанокластеры с тубусом типа кресло
3.3.2. Пентагон-гексагональные нанокластеры с тубусом типа зигзаг
Заключение ко третьей главе
ЧАСТЬ 2. СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ НАНОКЛАСТЕРОВ
Глава 4. Упругая деформация углеродных тубулярных нанокластеров
4.1. Моделирование упругой деформации при помощи
квантовой модели нанокластера
4.1.1. Упругая деформация растяжения/сжатия. Схема расчета модуля Юнга
4.1.2. Трехпараметрический метод и базовая схема в изучении упругости гексагональных тубулярных нерегулярных нанокластеров
4.1.3. Модуль Юнга и коэффициент Пуассона

непериодических гексагональные тубулярных нанокластеров
4.1.4. Модуль Юнга и коэффициент Пуассона пентагон-
гексагональных тубулярных нанокластеров
4.1.5. Упругая деформация кручения. Схема расчета
модуля кручения
4.1.6. Модуль кручения непериодических гексагональные
тубулярных нанокластеров
4.1.7. Модуль кручения непериодических пентагон-
гексагональные тубулярных нанокластеров
4.2. Моделирование упругой деформации при помощи
эмпирической модели нанокластера
4.2.1. Деформация упругого растяжения/сжатия
4.2.2. Деформация изгиба
Заключение к четвертой главе
Глава 5. Электростатические свойства тубулярных нерегулярных
непериодических нанокластеров
5.1. Эмиссионная способность и работа выхода нанокластеров
5.1.1. Потенциал ионизации тубулярных нанокластеров
5.1.2. Потенциал ионизации графена
5.1.3. Методика оценки работы выхода тубулярных
кластеров
5.2. Нанокластеры во внешнем пространственно-однородном
электростатическом поле
5.2.1. Методика изучения при помощи базовой схемы
нанокластеров в электростатическом поле
5.2.2. Поляризуемость нанокластеров
5.2.3. Влияние электростатического поля на атомное
строение нанокластеров: действие пондеромоторной силы
5.2.4. Влияние электростатического поля на электронное
строение тубулярных нанокластеров
Заключение к пятой главе

го объекта должны совпадать. Примером наногироскопа является фуллерен С28 в поле трубки С450.
Построена и теоретически обоснована математическая модель фуллере-нового термонанодатчика. Доказано, что нецентральный эффект, наблюдаемый, например, в некоторых двухслойных наночастицах Сп@Ст, может служить основой для создания датчика температуры в области эмитирующих центров. Принцип действия такого нанотермодатчика составляет обусловленное нагревом увеличение частоты перескока внутреннего фуллерена из одной потенциальной ямы в другую. Температуру в области эмитирующих центров катода на наноструктурах предлагается регистрировать по сужению линии ЯМР (ядерный магнитный резонанс), предопределенному увеличением скорости диффузии Сп в поле удерживающего потенциала Ст. Разработана методика расчета калибровочной характеристики нанотермодатчика, представляющей собой зависимость измеряемой температуры от нормированной полуширины спектральной линии ЯМР, которая применима также и к углеродным наночастицам — эндоэдральным фуллеренам типа А@Сп (А — атом).
Особенностью предложенного способа измерения температуры является возможность локального (в центрах эмиссии) измерения температуры в устройствах с катодом на углеродных нанотрубках.
В десятой главе представлены математические модели нового наноустройства на базе гибридного соединения — наноавтоклава, и модернизированная модель наноэлемента памяти.
Принцип действия наноавтоклава основан на увеличения давления со стороны молекулы-поршня, перемещающегося из одного конца трубки в другой, на исходный материал в противоположном конце трубки. Молекула-поршень может, к примеру, перемещаться под действием электрического поля. Гибридное соединение должно удовлетворять следующим требованиям: 1) нанотрубка должна быть закрыта с обеих сторон одинаковыми фуллерено-выми шапочками для обеспечения молекуле-челноку двух идентичных потенциальных ям, 2) инкапсулированная молекула С„, выполняющая роль поршня, должна нести некоторый электрический заряд и обладать размерами, находящимися в определенном согласии с поперечными размерами на-