Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
Факультет Наук о Материалах
ФОРМИРОВАНИЕ ОДНОМЕРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ИНТЕРКАЛИРОВАННЫХ ОДНОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
Работу выполнила:
студентка 4 курса ФНМ
Харламова М.В.
Научный руководитель:
к.х.н. Елисеев А.А.
Москва, 2008 г.
Оглавление
1. Введение iii
2. Литературный обзор 1
2.1. Структура и классификация ОСНТ 1
2.2. Зонная структура и электронные свойства ОСНТ 3
2.3. Физические свойства углеродных нанотрубок 6
2.4 Синтез одностенных углеродных нанотрубок 7
3. Экспериментальная часть 10
3.1 Синтез и очистка ОСНТ 10
3.2 Открытие концов ОСНТ 10
3.3 Получение нанокомпозитов “одномерный кристалл@OCHT” 10
3.4 Методы исследования 10
3.3.1. Капиллярная конденсация азота при 77 К 10
3.3.2. ПЭМ высокого разрешения 11
3.3.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния 11
3.3.4. Рентгеновская абсорбционная спектроскопия 11
3.3.5. Оптическая спектроскопия 11
4. Обсуждение результатов 12
4.1. Одностенные углеродные нанотрубки 12
4.2. Нанокомпозиты FeHal2@OCHT (Hal=Cl, Br, I) 14
5. Выводы 19
6. Список литературы 20
1. Введение
Большой интерес исследователей к одностенным углеродным нанотрубкам (ОСНТ) обусловлен их уникальными структурными, электрическими свойствами (высокий фактор анизотропии, электрическая проводимость), зависящими от диаметра и хиральности нанотрубок, необычным механическим поведением (высокие значения модуля Юнга и предела прочности на разрыв), новыми сорбционными, оптическими свойствами [1,2].
Особые свойства одностенных углеродных нанотрубок обусловлены как сходством нанотрубок с элементарным графеновым слоем, так и их уникальной тубулярной структурой. ОСНТ обладают четко выраженной атомной структурой, сверхмалым диаметром (от 0,4 нм) и максимальным среди всех известных структур параметром анизотропии, что делает их привлекательными для использования в качестве темплата для формирования одномерных нанокристаллов во внутренних каналах нанотрубок [3]. Химический дизайн ОСНТ путем их заполнения подходящими проводящими, оптическими или магнитными материалами позволяет создать новый класс наноматериалов и наноструктур на основе нанотрубок. При этом наибольший интерес представляют наноструктуры “одномерный кристалл-ОСНТ” ввиду наиболее четкого проявления в них роли интеркалированных веществ и возможности управлять электронной структурой ОСНТ путем внедрения во внутренний канал нанотрубок металлических или полупроводниковых материалов. Этот подход является перспективным для получения новых наноматериалов и наноустройств, для использования в качестве элементов наноэлектромеханических систем (НЭМС) и наноэлектроники − логических элементов, устройств памяти, передачи данных
В настоящее время большое число исследований посвящено заполнению каналов одностенных углеродных нанотрубок металлами (Ag, Pt и т.д.), оксидами металлов (ZrO2, MoO2, NiO, La2O3 и т.д.), галогенидами (KI, AgCl, ZrCl4, CdCl2, TbCl3 и т.д.) и фуллеренами [4-7]. Однако, в большинстве этих работ основное внимание уделяется структуре полученных нанокомпозитов, при этом мало внимания уделяется электронным свойствам интеркалированных нанотрубок. В то же время, именно эти характеристики являются главными для практического применения наноматериалов на основе одностенных углеродных нанотрубок. В связи с этим, в данной работе были синтезированы наноструктуры на основе ОСНТ, заполненных галогенидами железа, и исследовано влияние интеркалированных солей на электронную структуру нанотрубок.
2. Литературный обзор |
