Исследование структуры химически модифицированных образцов углеродных нанотруб методом спектроскопии оптического поглощения

• Автор: Гевко, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Электронная структура углеродных нанотруб.

2 Методы синтеза углеродных нанотруб. .

2.1. Электродуговое испарение графита

2.2. Абляция графитовой мишени с помощью лазера

2.3. Химическое осаждение из газовой фазы

2.4. Газофазное разложение СО при высоком давлении.

2.5. Особенности синтеза двухстенных углеродных нанотруб.

3 Методы характеризации углеродных нанотруб

3.1 Оптическая спектроскопия поглощения
3.2 Спектроскопия комбинационного рассеяния света
3.3 Флуоресцентная спектроскопия.
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ПОГЛОЩЕНИЯ И КВАНТОВОХИМР1ЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ХАРАКТЕРИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБ.
1. Физические основы оптической спектроскопии поглощения.
2. Применение оптической спектроскопии поглощения для характеризации одностенных углеродных нанотруб
3. Детали эксперимента.
3.1 Методика подготовки образцов для измерения оптических спектров поглощения.
3.2 Регистрация и обработка спектров поглощения
4. Детали расчета
4.1. Эмпирический метод сильной связи
4.2 Параметризация эмпирического метода сильной связи под воспроизведение данных сканирующей туннельной спектроскопий
4.3 Построение плотности электронных состояний и оптического спектра поглощения одностенной углеродной нанотрубы
4.4 Выбор рядов углеродных нанотруб для расчета электронной структуры ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ОБРАЗЦОВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫХ АНОТРУБ
1. Влияние концентрации катализатора на структуру элекгродуговых одностенных углеродных нанотруб.
2. Влияние отжига на структуру образцов одностенных углеродных нанотруб, полученных методом НРсо
3. Фторированные углеродные нанотрубы.
3.1 Одностенные нанотрубы.
3.2. Двустенные нанотрубы.
3.2.1. Влияние степени фторирования на структуру образцов двустенных нанотруб.
3.2.2. Изменение структуры и состава образцов фторированных двустенных углеродных нанотруб в результате отжига
4. Исследование взаимодействия брома с двустенными углеродными нанотрубами.
5. Модификации одностенных углеродных нанотруб тионилхлоридом
ВЫВОДЫпо
ЛИТЕРАТУРА


Такой материал может применяться в наноэлектронике. Разработано программное обеспечение для построения теоретического спектра оптического поглощения углеродных нанотруб, которое также может применяться для построения спектров других одномерных объектов. Личный вклад соискателя. Соискателем разработана методика подготовки образцов углеродных нанотруб для исследования методом спектроскопии оптического поглощения, произведен расчет зонной электронной структуры ряда одностенных углеродных нанотруб, разработан и реализован алгоритм программы для построения теоретического спектра поглощения углеродных нанотруб. Автор работы принимал непосредственное участие в регистрации спектров оптического поглощения, которая проводилась совместно с И. В. Юшиной, научным сотрудником Института неорганической химии им. Николаева СО РАН. Обработка и интерпретация спектров оптического поглощения углеродных нанотруб выполнены лично соискателем. Анализ и обобщение результатов выполнены совместно с научными руководителями. Апробаиия работы. Основные результаты исследований по теме диссертации были представлены на X тематическом семинаре АзиатскоТихоокеанской Академии Материаловедения и III конференции Материалы Сибири Нанонаука и технология 26 июня, г. Новосибирск, Россия 6 международной конференции Фуллерены и атомные кластеры июня 4 июля, г. СанктПетербург, Россия II Всероссийской конференции молодых учных Материаловедение, технологии и экология в III тысячелетии 36 ноября, г. Томск, Россия II конференции Азиатского консорциума по Вычислительному Материаловедению июля, г. Новосибирск, Россия V семинаре СО РАН УрО РАН Термодинамика и материаловедение сентября, г. Новосибирск, Россия Международной школеконференции молодых ученых Физика и химия наноматериалов декабря, г. Томск, Россия Летней Школе по нанотрубам 3 июля, г. Каргез, Франция V Международной конференции Углерод фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология октября, г. Москва, Россия. Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 6 статьях и 8 тезисах докладов. Структура и объем диссертаиии. Общий объем работы составляет 5 страниц, включая иллюстраций и 5 таблиц. Диссертация состоит из введения, обзора литературы гл. Глава 1. Конец ХХго века ознаменовался открытием новых модификаций углерода, представляющих собой замкнутые структуры, поверхность которых состоит из шестиугольников и пятиугольников с атомами углерода в вершинах. Наиболее интересной разновидностью этих новых углеродных наноструктур являются углеродные нанотрубы. Наноразмерные углеродные волокна были известны достаточно давно 14, однако, только в году, после сообщения профессора С. Иджима i, Япония об обнаружении углеродных нанотруб с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения в продуктах дугового разряда 5, начался подлинный бум исследований, направленных на их синтез, изучение физикохимических свойств и определение путей наиболее эффективного практического использования. Углеродные нанотрубы привлекают большое внимание как совершенно новый класс материалов, которые, благодаря их необычным физикохимическим свойствам, могут стать важным компонентом будущих наноразмерных устройств. Среди наиболее интересных свойств в первую очередь необходимо выделить связь между геометрической структурой нанотрубы и ее электронными характеристиками 69. В зависимости от угла ориентации графитовой плоскости, составляющей нанотрубу, относительно оси хиральность, нанотруба может обладать либо металлическим, либо полупроводниковым характером проводимости. При этом такая важная электронная характеристика полупроводниковой системы, как ширина запрещенной зоны, определяется диаметром нанотрубы. Второе важное фундаментальное свойство углеродной нанотрубы связано с ее высоким аспектным отношением, благодаря которому напряженность электрического поля в окрестности головки нанотрубы в сотни раз превышает соответствующую среднюю по объему напряженность электрического поля, создаваемого внешним источником.