Роль металлоорганических соединений в образовании фуллереноподобных структур

• Автор: Домрачева, Елена Георгиевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Фуллерены и углеродные нанотрубки новые типы аллотропных соединений углерода обзор литературы

1.1 Молекулярные аллотропные формы элементов.

Полимерные и молекулярные формы. Углерод.

1.2 Кристаллические модификации простых фуллереиов

1.3 Термодинамические свойства аллотропных модификаций углерода. Их взаимные превращения. Роль кинетики. Использование катализаторов МОС Ге,

1.4 Типы металлических производных фуллереиов и нанотрубок.

1.5 Перспективы использования фуллереиов и их металлических производных.

Глава 2. Роль металлоорганических соединений в образовании фуллереноподобных структур Обсувдение результатов.
2.1. Результаты экспериментальных исследований формирования пленочных структур фуллереиов с мсталлоценами Ее, Со, 0.
2.1.1. Получение методами вакуумного напыления
и Лангмюра пленок индивидуальных фуллереиов Сбо и Со и их смеси и исследование их морфологии и структуры.
2.1.2. Получение пленок Сбо, легированных металлоценами и исследование их морфологии и структуры.
2.1.3. Особенности образования пленок фуллереиов и их легирования металлоценами.
2.2. Классификация металлов по склонности к образованию фуллереноподобных структур из системы мегаллуглерод.
2.3. Исследование термораспада германийорганических соединений и морфологический анализ образующихся структур системы германийуглерод.
2.3.1. Результаты экспериментальных исследований.
2.3.2. Обсуждение причин образования фуллереноподобных структур.
2.4. Исследование термораспада пентакарбонила железа при добавлении химически активных соединений галоидных алкилов.
2.4.1. Результаты экспериментальных исследований.
Состав и морфология.
2.4.2. Обсуждение возможности управления составом, морфологией и структурой образующейся твердой фазы системы железоуглерод и процесса самоорганизации железа на углероде случай малого содержания углерода.
2.5. Теоретическое исследование методом молекулярной динамики самоорганизации квазикристаллического рентгеноаморфного углерода на атомах н твердой фазе железа с промежуточным образованием ферроценоподобных структур.
2.5.1. Исследование самоорганизации углеродных структу р до фуллереноподобных структур при термическом воздействии в присутствии атома железа в качестве катализатора гомогенный катализ, вакуум.
2.5.2. Исследование самоорганизации углеродных структур до фуллереноподобных структур при термическом возденетвии в присутствии твердой пластины железа с адатомом гетерогенный катализ, газгвердое гело.
2.5.3. Выбор оптимального механизма самоорганизации процесса образования фуллереноподобных структур. Образование каталитических структур ферроценоподобного типа, содержащих железо.
2.6. Теоретическое исследование молекулярной и электронной структуры комплексов экзо и эндожелеза с фуллеренами, ответственных за каталитическое действие железа в процессах самоорганизации углерода в фуллерсноподобные структуры.
2.6.1. Определение молекулярного и электронного строения возможных комплексов экзожелеза с фуллеренами н
другими дополнительными лигандами методами квантовой химии и молекулярной динамики.
2.6.2. Обсуждение динамического взаимопревращения жзо и эпдо комплексов железа с фуллсрспами и барьерного эффекта тяжелых фуллереновых лигандов в
молекулярных колебаниях.
2.6.3. Определение молекулярного и электронного строения возможных комплексов эпдожелеза с фуллсренамн методами квантовой химии и молекулярной динамики.
Глава 3. Экспериментальная часть.
3.1. Методические описания экспериментов вакуумное напыление и метод Лангмюра для получения пленок, условия гсрмораспада германийор анических соединений, пентакарбонила железа, микроскопический, микродифракциониый и
рентгенофлуоресцентный анализ.
3.2. Описание расчетов методами молекулярной механики, квантовой химии и молекулярной динамики фуллеренов и их комплексов с экзо и э0железом.
ВЫВОДЫ
Литература


Г.А Разуваева сложились благоприятные условия для проведения исследований по синтезу и механизму образования фуллереноподобных структур, как из металлоорганических соединений, так и из углерода в присутствии металлов и метаплоорганических соединений. Работа выполнена по плану научноисследовательских работ ИМХ РАН им. Г.А. Разуваева в рамках темы Синтез и исследование свойств металлоорганическнх соединений, а также по программе Мин. Фуллерены и атомные кластеры, проект Металл, и при финансовой поддержке РФФИ, проекты 8, 5, 9. Впервые обнаружено, что свободные лангмюровские пленки индивидуальных Сбо и С7о образуют гексагональную плотноупакованную ГПУ структуру. С, для кобальтоцена солеобразною соединения кобальтицения, а для никелоцена нелетучего химически связанного комплекса. Впервые проведена систематическая классификация по периодической системе металлов, для которых из системы углерод металл наиболее вероятно образование фуллереноподобных структур. Яи, Оз, ЯБ, 1г, Р1, Р1. Впервые экспериментально покатано, что при распаде алкильных германийорганических соединений, вследствие превышения содержания углерода по отношению к насыщенному углеводороду и вырожденности фазовой диаграммы системы германийуглерод, происходит сегрегация углерода на поверхности растущих зерен германия в процессе осаждения германиевых покрытий с образованием углеродных нанотрубок чехлов. Впервые экспериментально и теоретически показана возможность управления морфологией осаждаемой из паровой фазы МОСУЭ системы углерод железо при термораспаде пентакарбонила железа. Экспериментально обнаружено, что в присутствии добавок галоидных алкилов можно изменять морфологию твердой фазы образующейся системы углероджелезо. Экспериментально найденные пути управления структурой осаждаемой системы железо углерод показывают возможность самоорганизации железа на углероде. На основании анализа собственных и литературных данных впервые предложен возможный единый механизм каталитического роста фуллеренов и углеродных нанотрубок при самоорганизации квазикристаллического рентгеноаморфного углерода на железе с промежуточным образованием ферроценоподобных структур. Впервые предложена и теоретически рассчитана молекулярная и электронная структура комплексов экзо и эндо железа с фуллеренами, содержащих ковалентные полигаптосвят металллиганд, ответственных за каталитическое действие при самоорганизации углерода на железе. Методом молекулярной динамики показана необычайно высокая устойчивость всех полигапто соединений железа. Методами квантовой химии модифицированные РМЗ и и методом молекулярной динамики впервые предсказана возможность образования ферроценоподобных эндоэдральных комплексов железа с полигапто С скелетом фуллерена, где п , и . Обнаружено динамическое взаимопревращение экзоv. Практическая ценность результатов работы. Показанная экспериментально возможность управления составом и морфологией выделяющейся твердофазной системы металлуглерод германий, железо может быть использована для направленного выращивания нитевидных кристаллов и полых или заполненных металлом нанотрубок, к которым в настоящее время проявляется большой интерес среди разработчиков микроэлектронных приборов и другие фирмы. Использование результатов по V железя откпыняег перспективы управляемой модификации поверхности стали с целью регулирования ее морфологии, структуры и состава. Апробация работы. Основные результаты работы доложены на конференциях i I. I . Конкурс научных работ памяти академика Г. А.Разуваева Нижний Новгород, XVI ii i ii Ii i i i, i. I. i , . IV I. VI Всероссийская конференция по металлоорганической химии, посвященная 0летию Г. А.Разуваева, сент. Нижний Новгород, ИМХ РАН Структура и свойства кристаллических и аморфных материалов, марта года, Нижний Новгород, ННГУ, РАН, ГК ВО РФ, XI I. II, Симпозиум Синергетика, структура и свойства материалов, самоорганизующиеся технологии, посвященной 0летию И. А.Одинга РАНГК РФ ВО, Центр, росс, дом знаний, Москва, ноябрь 3 Ii i i i I I,,4, . Ii i i i , I, , , . Металлоорганическая химия на рубеже XXI века, 6 сентября , г. Москва. Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи и тезисы докладов на конференциях, список которых приведен в конце автореферата.