Химия - Углеродные нанотрубки - Структурные свойства

01 марта 2011


Оглавление:
1. Углеродные нанотрубки
2. История открытия
3. Структурные свойства
4. Оптические свойства нанотрубок
5. Получение углеродных нанотрубок
6. Токсичность нанотрубок



Louie nanotube.jpg
  • упругие свойства; дефекты при превышении критической нагрузки:

— в большинстве случаев представляют собой разрушенную ячейку-гексагон решётки — с образованием пентагона или септагона на её месте. Из специфических особенностей графена следует, что дефектные нанотрубки будут искажаться аналогичным образом, то есть с возникновением выпуклостей и седловидных поверхностей. Наибольший же интерес в данном случае представляет комбинация данных искажений, особенно расположенных друг напротив друга — это уменьшает прочность нанотрубки, но формирует в её структуре устойчивое искажение, меняющее свойства последней: иными словами, в нанотрубке образуется постоянный изгиб.

  • открытые и закрытые нанотрубки

Электронные свойства нанотрубок

Электронные свойства графитовой плоскости

  • Обратная решётка, первая зона Бриллюэна

Все точки K первой зоны Бриллюэна отстоят друг от друга на вектор трансляции обратной решётки, поэтому все они на самом деле эквивалентны. Аналогично, эквивалентны все точки K'.

  • Спектр в приближении сильной связи
Спектр углеродной плоскости в первой зоне Бриллюэна. Показана только часть E>0, часть E<0 получается отражением в плоскости kx, ky.
  • Дираковские точки
Дираковские точки в периодически продолженном за пределы первой зоны Бриллюэна спектре графитовой плоскости

Графит — полуметалл, что видно невооружённым глазом по характеру отражения света. Можно убедиться, что электроны p-орбиталей полностью заполняют первую зону Бриллюэна. Таким образом, оказывается, что уровень Ферми графитовой плоскости проходит точно по дираковским точкам, т. о. вся поверхность Ферми вырождается в две неэквивалентные точки.

Если энергия электронов мало отличается от энергии Ферми, то можно заменить истинный спектр электронов вблизи дираковской точки на простой конический, такой же как спектр безмассовой частицы, подчиняющейся уравнению Дирака в 2+1 измерениях.

  • SU симметрия

Преобразование спектра при сворачивании плоскости в трубку

  • граничные условия Борна-Кармана
  • Эффективное уравнение Дирака
  • Металлические и полупроводниковые трубки
  • Поведение спектра при приложении продольного магнитного поля

Учёт взаимодействия электронов

  • Бозонизация
  • Латтинжеровская жидкость
  • Разделение спина и заряда
  • Экспериментальный статус

Сверхпроводимость в нанотрубках

  • Экспериментальный статус

Сверхпроводимость углеродных нанотрубок открыта исследователями из Франции и России. Ими были проведены измерения вольт-амперных характеристик:

— отдельной одностенной нанотрубки диаметром ~1 нм;

— свёрнутого в жгут большого числа одностенных нанотрубок;

— также индивидуальных многостенных нанотрубок.

При температуре, близкой к 4 К, между двумя сверхпроводящими металлическими контактами наблюдался ток. В отличие от обычных трёхмерных проводников, перенос заряда в нанотрубке имеет ряд особенностей, которые, судя по всему, объясняются одномерным характером переноса.

  • Теория


Просмотров: 6837


<<< Углеродные нановолокна
Утилитарный туман >>>