Боросодержащие нанотубулярные структуры : особенности строения и свойств

• Автор: Борознин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1
БОРОУГЛЕРОДНЫЕ НАНОТУБУЛЯРНЫЕ СТРУКТУРЫ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ
1.1 Терминологическая классификация нанотубулярных структур
1.2 Квазипланарные ВСз структуры: стабильность и зарядовое
распределение
1.3 Бороуглеродные нанотрубки типа ВС3:
теоретические исследования
1.4 Технология получения бороуглеродных нанотруб типа ВСП
1.5 О возможности формирования различных видов нанотруб путем 32 скручивания из квазипланарных слоев
1.6 О взаимодействии атомарного водорода с поверхностью некоторых 33 видов нанотруб
1.7 Об изменении запрещенной зоны в С, В14, ВСз нанотрубах под 36 действием деформации
1.8 Исследование ВСз и углеродных нанотруб с дефектами топологии 40 поверхности
1.9 Выводы

Глава 2
МЕТОДЫ РАСЧЕТА И МОДЕЛИ НАНОСИСТЕМ
2.1 Полуэмпирические методы MNDO и MNDO-PM/
2.2 Модель молекулярного кластера
2.3 Модель квазимолекулярной расширенной элементарной ячейки
2.4 Модель ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера для 56 расчета нанотубулярных бороуглеродных структур
2.5 Теория функционала плотности
2.6 Сопоставление полуэмпирических методов и расчетов ab initio
2.7 Выводы
Глава 3
ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ВС3 НАНОТРУБ
3.1 Электронное строение и энергетические характеристики 72 квазипланарного гексагонального ВСз слоя
3.2 Электронное строение и энергетические характеристики ВС3 75 нанотрубок
3.3 Исследование ВС3-нанотруб типа (6, 0) с вакансией
3.3.1 Электронная структура ВСз нанотруб с вакансиями
3.3.2 Механизмы миграции вакансии по поверхности ВСЗ-
нанотруб
3.4 Выводы
Глава 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БОРСОДЕРЖАЩИХ НАНОТРУБ С АТОМАМИ И МОЛЕКУЛАМИ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
4.1 Исследование механизма адсорбции атомарного водорода на 90 поверхности бороуглеродных нанотрубок типов АиБ
4.2 Исследование процессов интеркалирования атомарного водорода і

ВСз-нанотрубы типа (6,0)
4.2.1 «Капиллярный» метод проникновения водорода
4.2.2 Заполнение нанотрубок методом просачивания
4.3 Исследование механизма адсорбции атомарного кислорода ш
поверхности боронитридной и бороуглеродной нанотрубок
4.4 Исследование механизма адсорбции молекулярного кислорода н; 112 поверхности борной, боронитридной и бороуглеродной нанотрубок.
4.5 Бороуглеродные трубки, интеркалированные атомами металлов
4.6 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
БЛАГОДАРНОСТИ

поверхности углеродной нанотрубки атом водорода вынужден преодолевать потенциальный барьер высотой 2,2 эВ.
Таблица 1.6.1. Основные энергетические характеристик процессов адсорбции атомарного водорода на внешнюю поверхность нанотрубок.
BN[25] С[14] В[24]
Zig-zag Arm-chair Zig-zag Arm-chair Zig-zag Arm-chair
Еад,ЭВ 0,21/-0,16 0,51/0,76 -2.0 4.71 -1, 43/-0.07/-1,
г, А 1,26/1,04 1,28/1,06 1.12 2.1 - 1,2/2,1/2,
Со смешанными боронитридными нанотрубками атомарный водород образует метастабильные адсорбционные комплексы, так как минимум на энергетической кривой находится в положительной области [25]. Также было обнаружено, что для достижения данного состояния атому Н необходимо преодолеть потенциальный барьер высотой 0,5 эВ при приближении к атому бора и 1,6 эВ при приближении к атому азота. Причем энергетический барьер обратной реакции ниже, чем прямой [25]. Это может приводить к быстрому распаду образовавшихся гидридов.
При атаке атома Н на нанотрубки типа zig-zag авторами [14,25], было обнаружено следующее. Процессы адсорбирования несколько подобны -атом водорода при приближении преодолевает потенциальный барьер (для углеродных нанотруб - 1 эВ, для боронитридных - 1,1 эВ при приближении к атому бора и 0,5 эВ при приближении к атому азота). Но при приближении к чистой углеродной нанотрубке атом водорода оказывается еще в одном энергетическом минимуме, находящемся на расстоянии 3,2 А, который соответствует Ван-дер-Ваальсовому взаимодействию атома Н с трубкой. А адсорбционный комплекс, образующийся при взаимодействии атома водорода с боронитридной нанотрубкой при расположении атома Н над