Оптические и электронные свойства йодированных одностенных углеродных нанотрубок

• Автор: Тонких, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1.Одностенные углеродные нанотрубки
1.2.Методы получения одностенных углеродных нанотрубок
1.2.1 .Синтез углеродных нанотрубок в дуговом разряде
1.2.2.Синтез ОУНТ каталитическим испарением графита лазерным пучком - лазерная абляция
1.2.3.Метод синтеза ОУНТ разложением оксида углерода при высоком давлении, и менее распространенные методы получения
1.2.4.Синтез ОУНТ химическим газофазным осаждением
1.2.4.1.Синтез ОУНТ химическим газофазным осаждением из паров этилового спирта
1.2.4.2.Синтез ОУНТ аэрозольным химическим методом с использованием ферроцена
1.2.5.Синтез ОУНТ одним типом проводимости
1.3 Модификация и изменение свойств ОУНТ
1.3.1.Модификация свойств ОУНТ посредством заполнения различными веществами
1.3.2.3аполнение ОУНТ атомами йода и эффекты модификации свойств нанотрубок
1.4.Спектроскопия комбинационного рассеяния света как метод исследования ОУНТ, легированных йодом
Глава 2. Материалы и экспериментальные методы
2.1. Спектроскопия комбинационного рассеяния света
2.2. Спектроскопия оптического поглощения
2.3. Синтез ОУНТ методом химического газофазного осаждения из паров этилового спирта
2.4. Синтез ОУНТ аэрозольным химическим методом с использованием ферроцена
Глава 3. Синтез ОУНТ и анализ методов роста

3.1. Синтез ОУНТ химическим газофазным осаждением из паров этилового спирта (ACCVD - alcohol catalyst chemical vapor deposition)
3.2. Синтез ОУНТ аэрозольным химическим методом с использованием ферроцена
Глава 4. Получение йодированных ОУНТ и исследование их электронных и оптических свойств
4.1. Йодирование одностенных углеродных нанотрубок
4.2. Исследование оптических и электронных свойств йодированных ОУНТ
Выводы
Список литературы

Введение
Огромный интерес, повсеместное внедрение и упоминание наноматериалов связано с их уникальными свойствами, отличными от свойств объемных фаз тех же самых веществ. Уникальные свойства появились благодаря квантово-размерным эффектам, возникающим при уменьшении размера материала в одном из направлений до наномасштабных величин (100 нанометров и менее). Углеродные наноструктуры заняли особое место среди наиболее известных наноматериалов. Такие структуры как наноалмазы, углеродные нанотрубки, графен, фуллерены являются, практически, самыми исследуемыми сегодня наноматериалами.
Среди углеродных наноматериалов хотелось бы отметить углеродные нанотрубки, а именно, одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ). Они вызывают наибольший интерес среди углеродных наноматериалов. ОУНТ имеют уникальную кристаллическую структуру в виде полого цилиндра диаметром 0.6-2.0 нм, “свернутого” из полосы одиночного листа графита (графена), и целым набором уникальных физических и химических свойств. ОУНТ обладают высокой проводимостью (от 10 до 30 кСм/см), прочностью (модуль Юнга 1-5 ТПа), химической пассивностью, радиационной стабильностью, высокой теплопроводностью (3500 Вт/(м*К)) и т.д [1].
Благодаря этим свойствам сегодня ОУНТ используются для создания различных устройств оптоэлектроники, прозрачных проводящих электродов [2], суперконденсаторов [3], сенсоров [4], композитных наноматериалов[5] и т.д. Электронная структура и свойства ОУНТ определяются их геометрией: диаметром и углом закручивания. Возможность контролировать весь набор уникальных свойств, изменяя геометрическую структуру, делает ОУНТ столь популярным и востребованным материалом.
Исследования, направленные на синтез ОУНТ (и нанотрубок в целом) с заданными свойствами являются первостепенными. В них вовлекается все большее число ученых. Основные проблемы и задачи связаны с тем, что после синтеза получается материал, состоящий из одностенных углеродных

расплавом выбранного допанта [76, 81). Использование расплава
препятствует загрязнению структуры допант/ОУНТ, возникающему в случае раствора, содержащего помимо допанта и растворитель. Также
использование расплава позволяет избежать дополнительных фильтраций
композитных структур, что значительно понижает их плотность. Избыток же допанта кристаллизованного вне ОУНТ удаляется сушкой материала в динамическом вакууме или дополнительной промывкой. Основными
условиями проведения процесса в жидкой фазе являются: наличие открытых концов или дефектов; хорошая смачиваемость нанотрубки расплавом (ПО-ПО м Н-м'1); температура расплава менее 1000°С во избежание закрытия концов.

1ш <«ш»> ♦ прп 3.52А 1 ►«*""> Ш-
ННННПНН1 (С1)
тот о•э• от от о то 0,0 Е *** <1(Ю> ш—^
Рис.20. ПЭМ изображение высокого разрешения ОУНТ, заполненных кристаллами К1 а),с), и модели одномерных кристаллов Ь),<1). [76, 81)
В случае формирования одномерных структур внутри каналов ОУНТ, важную роль играет взаимодействие между одномерной структурой и трубкой. Данное взаимодействие может определять электронные свойства всей системы. Взаимодействие одномерного кристалла с трубкой может включать локальные химические связи, разрушение геометрической структуры трубки и образование дополнительных связей, а также