Здравствуйте! На данный момент портал работает в режиме тестирования.
мама
123
ИТ и электроника Наука Новости

Сотрудница МГУ систематизировала виды «начинки» углеродных нанотрубок

Сотрудница факультета наук о материалах МГУ им. М.В.Ломоносова, кандидат химических наук Марианна Харламова исследовала разные виды «начинки» углеродных нанотрубок и классифицировала их по степени влияния на свойства самих нанотрубок. Работа была опубликована в журнале Progress in Materials Science. Об этом сообщает пресс-служба вуза.

«Проведено детальное систематическое исследование 430 работ, включая 20 работ автора, большинство из которых были опубликованы в течение последних пяти лет, поскольку исследуемая область является актуальной и быстро развивающейся», — рассказала Харламова. Помимо систематизации и анализа существующих данных она подробно рассмотрела теоретический фундамент подобных изысканий — зонную теорию твердых тел, описывающую взаимодействия электронов в твердом теле.


Нанотрубки от сибирских ученых помогут в борьбе с глобальным потеплением


Углерод имеет несколько форм существования (аллотропных модификаций) и может складываться в разные структуры. Например, в графите атомы углерода выстраиваются в слои из шестиугольников, напоминающие ряды сот. Каждый слой довольно слабо связан с верхним и нижним, поэтому вещество разделяется на чешуйки, которые выглядят как след карандаша на бумаге. Если взять один такой слой шестиугольников и свернуть его в трубочку, получится то, что называют углеродной нанотрубкой.

Схематическое изображение трех типов одностенных углеродных нанотрубок. Черные точки соответствуют атомам углерода, а линии между ними – связям между молекулами углерода.

Схематическое изображение трех типов одностенных углеродных нанотрубок. Черные точки соответствуют атомам углерода, а линии между ними – связям между молекулами углерода.

«Одностенная нанотрубка (ОСНТ) представляет собой один свёрнутый слой, а многостенные выглядят как «матрешка» из вложенных друг в друга трубок. Диаметр каждой трубки составляет несколько нанометров, а длина — до нескольких сантиметров. К концам такой трубки присоединены «колпачки» в виде полусфер — половинок молекулы фуллерена (фуллерены — ещё одна форма существования углерода, структурой напоминающая поверхность футбольного мяча и собранная из шестиугольников и пятиугольников). Создать и наполнить углеродную нанотрубку намного сложнее, чем вафельную трубочку со сгущёнкой: чтобы заставить углерод сформировать подобную структуру, учёные используют методы лазерного испарения, термического распыления в дуговом разряде или осаждают углеводороды из газовой фазы», — говорится в сообщении.

Особенность углеродных нанотрубок состоит в том, что их свойства сильно отличаются от характеристик графита, из которого они, грубо говоря, состоят. Нанотрубки можно использовать как в электронике (в качестве составляющих перспективных наноэлектронных устройств), так и в биомедицине (в качестве контейнеров для адресной доставки лекарств.


Резидент сибирского технопарка будет использовать нанотрубки для создания горных лыж


В зависимости от того, что включено в стенки нанотрубки помимо углерода, чем она наполнена, можно изменять проводимость нанотрубки. В результате своего исследования Харламова пришла к выводу, что метод заполнения ОСНТ для придания требуемых электронных свойств является самым эффективным: «Это обусловлено четырьмя основными причинами. Во-первых, широк спектр веществ, которые можно внедрить в каналы ОСНТ. Во-вторых, для внедрения в каналы ОСНТ веществ различной химической природы разработан не один метод заполнения: из жидкой фазы (раствора, расплава), газовой фазы, с использованием плазмы или путем проведения химических реакций. В-третьих, в результате процесса внедрения веществ может быть достигнута высокая степень заполнения каналов ОСНТ, что приведет к значительному изменению электронной структуры нанотрубок. В-четвертых, химическое преобразование внедренных веществ позволяет контролировать процесс модификации электронных свойств ОСНТ путем выбора соответствующего исходного вещества и условий протекания химической реакции».

Автор самостоятельно провела экспериментальные исследования заполнения нанотрубок двадцатью простыми химическими веществами и соединениями, установила закономерности влияния «начинки» на то, как ведут себя электроны самой нанотрубки, выявила зависимость температуры формирования внутренних нанотрубок от диаметра внешних трубок и включенных в их структуру химических соединений, выяснила, какие факторы влияют на степень заполнения нанотрубок.

Об авторе

Валерия Щеголевская

Валерия Щеголевская

Главный редактор Russian IT World