Лазерная модификация углеродных наноматериалов для устройств управления световыми потоками

• Автор: Михеев, Константин Георгиевич
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ И СПОСОБЫ ИХ МОДИФИКАЦИИ

1.1 Общие сведения о структуре углеродных наноматериалов

1.2 Углеродные нанотрубки

1.2.1 Оптические свойства углеродных нанотрубок

1.2.2 Магнитные свойства углеродных нанотрубок

1.2.3 Методы модификации углеродных нанотрубок

1.2.4 Исследования углеродных нанотрубок с помощью метода комбинационного рассеяния света

1.3 Углерод с луковичной структурой

1.3.1 Оптические свойства углерода с луковичной структурой

1.3.2 Магнитные свойства углерода с луковичной структурой
1.3.3 Методы модификации углерода с луковичной структурой
1.3.4 Исследования углерода с луковичной структурой с помощью метода комбинационного рассеяния света
1.4 Наноалмазы детонационного синтеза
1.4.1 Оптические свойства наноалмазов детонационного синтеза
1.4.2 Магнитные свойства наноалмазов детонационного синтеза
1.4.3 Методы модификации наноалмазов детонационного синтеза
1.4.4 Исследования наноалмаза детонационного синтеза с помощью метода комбинационного рассеяния света
Выводы к Главе
Глава 2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Описание методов получения углеродных наноматериалов
2.1.1 Описание метода получения углеродных нанотрубок
2.1.2 Описание метода получения углерода с луковичной структурой
2.1.3 Описание метода получения наноалмазов
2.2 Описание процессов приготовления суспензий углеродных наноматериалов и наноалмазных плёнок
2.2.1 Диспергирование суспензий углеродных наноматериалов с помощью ультразвукового диспергатора
2.2.2 Приготовление наноалмазных плёнок из водной суспензии наноалмазов детонационного синтеза
2.3 Описание лазерной установки
2.4 Описание методов исследований углеродных наноматериалов
2.4.1 Методика комбинационного рассеяния света
2.4.1.1 Описание спектрометра комбинационного рассеяния ЬаЬгат Ш.800
2.4.1.2 Измеритель мощности лазерного излучения спектрометра комбинационного рассеяния света
2.4.2 Методика рентгенофазового анализа
2.4.3 Методика оптической спектроскопии
2.4.4 Методики просвечивающей электронной микроскопии и инфракрасной спектроскопии света
Выводы к Главе

Глава 3. ЛАЗЕРНАЯ МОДИФИКАЦИЯ СУСПЕНЗИИ УГЛЕРОДА С ЛУКОВИЧНОЙ СТРУКТУРОЙ В А,А-ДИМЕТИЛФОРМАМИДЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СВЕТОМАГНИТНОГО ОПТИЧЕСКОГО ЗАТВОРА
3.1 Лазерное просветление суспензии углерода с луковичной структурой в А,А-диметилформамиде
3.2 Диамагнетизм просветлённой фракции суспензии углерода с луковичной структурой в А А-диметилформамиде
3.2.1 Расчёт распределения магнитного поля и пондеромоторных сил, действующих на диамагнитный материал в поле постоянного магнита
3.2.1.1 Пондеромоторные силы, действующие в магнитном поле
3.2.1.2 Основные допущения для расчёта пондеромоторных сил
3.2.1.3 Определение магнитного поля линейного кругового тока (радиуса г)
3.2.1.4 Результаты расчётов
3.2.1.5 Распределение пондеромоторных сил, действующих на диамагнитную частицу в постоянном магнитном поле
3.2.1.6 Сравнение расчётов с экспериментальными данными
3.2.2 Обнаружение диамагнитных свойств просветлённой фракции углерода с луковичной структурой в МДЧ-диметилформамиде
3.2.2.1 Эксперимент в неоднородном магнитном поле
3.2.2.2 Эксперимент в однородном магнитном поле
3.3 Светомагнитный оптический затвор на основе суспензии углерода с луковичной структурой в А А-диметилформамиде
Выводы к Главе

Также в работе [69] было исследовано оптическое ограничение мощности более детально с помощью проведения измерений падающей и проходящей энергии. На Рисунке 1.13 представлены зависимости плотностей проходящей энергии от падающей для полидисперсных и ультрадисперных порошков алмаза и УЛС. Как видно, действие оптического ограничения в алмазных наночастицах гораздо слабее, чем для УЛС.
Input fluence (J/cm2)
Рисунок 1.13 - Оптическое ограничение (зависимости плотностей проходящей (Output fluence) энергии от падающей (Input fluence)) мультидисперсного алмаза (multidispersed diamond), ультрадисперсного алмаза (ultradispersed diamond) и УЛС (onion-like carbon) [69]
1.3.2 Магнитные свойства углерода с луковичной структурой
Как известно, углерод с луковичной структурой представляет собой вложенные друг в друга фуллереноподобные оболочки. Фуллерены же относятся к ароматическим соединениям [71] (хотя не всем требованиям термина «ароматичность» фуллерены отвечают в должной степени) и состоят из гексагональных и пентагональных колец. Поскольку гексагоны ответственны за диамагнитный вклад, а пентагоны - за парамагнитный, то логично будет предположить, что с увеличением размера фуллерена, т.е. с возрастанием числа гексагонов при неизменном числе пентагонов, компенсирующий парамагнитный вклад будет уменьшаться. Значит, диамагнитная восприимчивость должна монотонно возрастать с размером кластера, в пределе приближаясь к значению