Динамические процессы трансформаций углеродных "луковичных" и нанотрубных структур

• Автор: Пономарева, Инна Витальевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Углеродные луковицы.

1.1.1 Получение углеродных луковиц

1.1.2 Образование алмаза внутри углеродной луковицы

1.2 Мрюготерминальные соединения из углеродных нанотруб

1.2.1 Геометрия и топология многотерминальных соединений

1.2.2 Синтез многотерминальных соединений. Модели роста

1.2.3 Транспортные свойства Усоединений

2 Углеродная луковица под воздействием облучения.
2.1 Введение
2.2 Постановка задачи.
2.2.1 Анализ экспериментальных данных.
2.2.2 Построение первичной модели.
2.2.3 Вычислительный метод
2.3 Образование дефектов в углеродной луковице при облучении ионами Аг.
, 2.3.1 Бомбардировка с углеродной луковицы
ионом Аг.
2.3.2 Бомбардировка углеродной луковицы
СбоСоОиоСэсо пучком ионов Аг.
2.4 Механизм трансформации углеродной луковицы в алмазоподобную структуру под воздействием облучения .
2.5 Заключение
3 Механизм образования многотерминальных соединений из однослойных углеродных нанотруб
3.1 Введение
3.2 Метод поиска оптимального пути реакции срастания
углеродных объектов с каркасной структурой
3.2.1 Основные положения метода
3.2.2 Активационный барьер для вращения связи по типу СтоунВалеса
3.2.3 Приближение сильной связи для оптимизации геометрии и расчета энергетических кривых . .
3.3 Построение оптимальных путей реакций для многотерминальных соединений
3.3.1 Образование Тсоединения 5,5,05,5 .
3.3.2 Образование Тсоединения 9,0,09,0 .
3.3.3 Образование асимметричного Усоединения 6,66,66,6
3.3.4 Образование Хсоединения 6,66,66,66,6
3.4 Анализ энергетических данных для процессов образования многотерминальных соединений
3.4.1 Заключение
4 Трехтерминальное соединение под воздействием внешней динамической нагрузки.
4.1 Введение
4.2 Постановка вычислительного эксперимента.
4.3 Усоединение под воздействием внешней нагрузки. .
4.3.1 Усоединение с короткими ветвями
4.3.2 У соединение с длинными ветвями
4.4 Заключение
Заключение
Благодарности
Библиография


Альтернативные модели для структуры углеродных луковиц предполагают наличие в фуллереновых оболочках гептагоиов наряду с пентагонами , , . Такая модель соответствует идеально сферическим луковицам. В последующих работах , , , было показано, что углеродные луковицы могут быть получены из разнообразного углеродного материала, включая наноалмаз . Что касается механизма роста углеродных луковиц, то здесь также царит неопределенность. Основываясь на последовательности фотографий, полученной в процессе роста углеродной луковицы, Угартс описал процесс образования луковицы как внутренний эпитаксиальный рост. Прекурсором для образования луковицы служит графитообразная наночастица с полостью в сердцевине. На начальном этапе происходит разрушение структуры наночастицы и исчезновение полости в ее сердцевине. Далее наблюдается реграфитизация нескольких поверхностных слоев, а форма частицы приближается к эллипсоидальной. Совершенно иной механизм образования углеродных луковиц был предложен Банхартом , . В таком механизме основная роль принадлежит смещению атомов наночастицы зародыша луковицы с их исходных позиций вследствие каскадов столкновений, спровоцированных облучением. Следствием этого является усадка оболочек, что и вынуждает частицу принимать сферическую форму. Исходя из этого авторы предположили, что электронные возбуждения едва ли ответственны за превращение в луковицы, так как они становятся все менее вероятными при возрастании энергии электронов. Один только эффект разогрева не может обеспечить трансформацию, так как превращение наблюдалось и при относительно низких температурах 00С . Следует также отметить, что высокотемпературная обработка таких углеродных материалов, как фуллереновая сажа, не приводит к их превращению в луковицы. Еще один механизм образования луковиц из углеродных наночастиц принадлежит Умберто и Маурисио Терронесам . Модель Терронесов для процесса образования луковиц близка к модели Банхарта, т. Однако если в модели Банхарта смещение атомов имеет равномерный по всей поверхности наночастицы характер, то в модели Терронесов предполагается, что большинство смещений приходятся на атомы пятиугольников в структуре наночастицы. Это приводит к образованию фуллеренов с дырами. Предполагается, что эти дыры быстро заполняются атомами угерода с образованием пяти и семичленных циклов, в результате чего частица приобретает сферическую форму. Углеродные луковицы нестабильны и разрушаются после прекращения облучения , . Скорость разрушения может варьироваться в диапазоне от минут до нескольких месяцев после прекращения облучения. Разрушение происходит по направлению от внешних оболочек к внутренним. В году Ф. Банхарт и П. Аджайян обнаружили, что интенсивное облучение электронами углеродных луковиц при температуре 0С в течение часа приводит к образованию алмазной структуры в сердцевине луковицы 3. Впоследствии было показано, что более высокий выход алмаза может получаться при облучении ионами из ускорителя, нежели чем при облучении электроиами. Было предложено несколько возможных механизмов для процесса образования алмаза в сердцевине луковицы. Для объяснения результатов своих экспериментов Банхарт и Аджайян предположили, что вследствие воздействия облучения и температуры внутри углеродной луковицы создаются давления, которые превышают давления фазового перехода графиталмаз при данных температурах, что и приводит к образованию алмазной структуры, однако ими так и не было предложено последовательного механизма, ответственного за такое превращение. В работе методом функционала плотности было проведено молекулярнодинамическое моделирование процесса образования 3атомов в углеродной луковице, состоящей только из двух фуллереновых оболочек Сео и С0 Пространство между оболочками этой луковицы, а также внутри оболочки Ссо, насыщалось атомами углерода. Было установлено, что для образования структуры, содержащей в среднем атомов, требуется создание неравновесных условий значительного притока атомов из внешних оболочек в эту сердцевинную часть луковицы 0 дополнительных атомов, локального повышения температуры до К. Однако эта величина в 2.