Динамические процессы трансформаций углеродных "луковичных" и нанотрубных структур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат физико-математических наук Пономарева, Инна Витальевна

• Пономарева, Инна Витальевна
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Пономарева, Инна Витальевна

Содержание

Введение

1 Литературный обзор

1.1 Углеродные "луковицы".

1.1.1 Получение углеродных луковиц.

1.1.2 Образование алмаза внутри углеродной луковицы

1.2 Многотерминальные соединения из углеродных нанотруб

1.2.1 Геометрия и топология многотерминальных соединений

1.2.2 Синтез многотерминальных соединений. Модели роста.

1.2.3 Транспортные свойства У-соединений.

2 Углеродная луковица под воздействием облучения.

2.1 Введение.

2.2 Постановка задачи.

2.2.1 Анализ экспериментальных данных.

2.2.2 Построение первичной модели.

2.2.3 Вычислительный метод.

2.3 Образование дефектов в углеродной луковице при облучении "ионами" Аг.

2.3.1 Бомбардировка с углеродной луковицы Сб0@С240@Сб ионом" Аг.

2.3.2 Бомбардировка углеродной луковицы

С60@С,240@С540@С9б0 пучком "ионов" Аг.

2.4 Механизм трансформации углеродной луковицы в ал-мазоподобную структуру под воздействием облучения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамические процессы трансформаций углеродных "луковичных" и нанотрубных структур»

3.2 Метод поиска оптимального пути реакции срастания углеродных объектов с каркасной структурой . 62

3.2.1 Основные положения метода. 62

3.2.2 Активационный барьер для вращения связи по типу Стоун-Валеса. 66

3.2.3 Приближение сильной связи для оптимизации геометрии и расчета энергетических кривых . . 68

3.3 Построение оптимальных путей реакций для многотерминальных соединений. 72

3.3.1 Образование Т-соединения (5,5)-(10,0)-(5,5) . 73

3.3.2 Образование Т-соединения (9,0)-(10,0)-(9,0) . 78

3.3.3 Образование асимметричного У-соединения (6,6)-(6,6)-(6,6). 85

3.3.4 Образование Х-соединения (6,6)-(6,6)-(6,6)-(6,6) 87

3.4 Анализ энергетических данных для процессов образования многотерминальных соединений. 90

3.4.1 Заключение. 93

4 Трехтерминальное соединение под воздействием внешней динамической нагрузки. 95

4.1 Введение.95

4.2 Постановка вычислительного эксперимента.96

4.3 Y-соединение под воздействием внешней нагрузки. . 98

4.3.1 Y-соединение с короткими ветвями.98

4.3.2 Y- соединение с длинными ветвями.102

4.4 Заключение.104

Заключение 107

Благодарности 109

Библиография 111

Введение

Современная технология идет по пути миниатюризации. Все большее внимание уделяется поиску таких материалов, которые позволили бы совершить скачок от микроустройств к наноустройствам. С этой точки зрения весьма перспективны фуллерены и нанотрубы. Углеродные фуллерены и нанотрубы - это полые углеродные кластерные структуры, каждый атом которых находится в йр2-гибридизованном состоянии. В последнее десятилетие свойства фуллеренов и нанотруб изучались самым тщательным образом. Было установлено, что углеродные фуллерены и нанотрубы - это чрезвычайно прочный материал. Так, например, модуль объемной деформации фуллерита Сбо сопоставим с соответствующим модулем для алмаза[1], а модуль Юнга для нанотруб ~1.3 ТПа[2]. С точки зрения использования таких нанообъектов в качестве функциональных элементов в наноустройствах важно и то, что их электронные свойства зависят от геометрии.

В последнее время значительный интерес вызвали эксперименты по облучению таких углеродных кластеров пучками ионов или электронов. Оказалось, что если облучать углеродную луковицу, которая представляет собой систему вложенных друг в друга фуллеренов различного диаметра, то в ее сердцевине образуется наноалмаз [3]. Удивительно, что процесс трансформации протекает при нормальном атмосферном давлении и умеренных температурах (~700°С), хотя хорошо известно, что для трансформации графита в алмаз требуется создание высоких давлений и температур, а также присутствие катализаторов. Изучение механизма, ответственного за такой переход, является весьма актуальной задачей, так как необходимо знать, каким образом в углеродной луковице создаются условия необходимые для трансформации более устойчивой графитовой фазы в метастабиль-ную алмазную фазу. Знание такого механизма важно и для экспериментальных приложений, поскольку получение наноалмаза в условиях нормального атмосферного давления и умеренных температур представляет значительный технологический интерес. Одной из целей диссертации является изучение механизма образования алмазной структуры в сердцевине углеродной луковицы методом молекулярно-динамического моделирования. Постановке и проведению численного эксперимента по изучению процесса трансформации посвящена вторая глава диссертации.

Однако только лишь переходом атомов из состояния с вр2 гибридизацией в состояние с вр3 гибридизацией не исчерпываются возможные последствия воздействия облучения на структуру углеродных фулле-ренов и нанотруб. Уникальный эксперимент по облучению однослойных нанотруб пучком электронов показал, что в области контакта двух нанотруб образуется перешеек [4]. При дальнейшем облучении области перешейка образуется четырехтерминальное соединение. Моделированию процесса образования многотерминальных соединений из однослойных углеродных нанотруб посвящена третья глава диссертации.

Многотерминальные соединения из углеродных нанотруб - это уникальные элементы для наноэлектроники. Во-первых, они могут служить в качестве соединительных элементов в наноустройствах. Во-вторых, они могут использоваться и как функциональные элементы, т.к. транспортные свойства таких объектов весьма разнообразны. Так, например, вольтамперные характеристики трехтерминаль-ных соединений из нанотруб существенно нелинейны, а соединения определенной геометрии обладают свойствами идеальных выпрямителей и переключателей [5]. Столь интригующие транспортные свойства вызвали настоящий "бум" исследований электронной структуры и проводящих свойств таких нанообъектов, на волне которого механические свойства этих соединений отошли на задний план и практически не исследовались. На наш взгляд, сложившаяся ситуация должна быть исправлена, так как знание механических свойств необходимо для использования многотерминальных соединений в нано-устройствах. С этой точки зрения весьма перспективны вычислительные эксперименты, основанные на молекулярно-динамическом моделировании, так как они позволяют изучать различные процессы в наноструктурах на атомистическом уровне. Исследованию поведения трехтерминального соединения под воздействием внешней нагрузки в рамках метода молекулярной динамики посвящена четвертая глава диссертации. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в работах [6, 7, 8, 9, 10, 11, 12].

Заключение диссертации по теме «Физическая химия», Пономарева, Инна Витальевна

Основные выводы из приведенного примера:

- топологический способ построения не является самодостаточным и должен использоваться лишь в качестве вспомогательного средства для поиска пути реакции;

- циклоприсоединения, которые образуют четырехчленные циклы, не должны использоваться в процессе построения, т. к. они не могут обеспечить сокхранение координационного числа 3 для каждого атома в процессе срастания.

Для того, чтобы избежать использования подобных циклоприсо-единеий для первого шага процесса срастания удобно использовать соединение двух нанотруб посредством образования связей между атомами п-угольников, повернутых на угол тг/п (п > 4), друг относительно друга. Назовем такое соединение атомов циклоприсоеди-нением с поворотом. Для использование циклоприсоединения с поворотом на первом шаге процесса срастания нанотруб необходимо, чтобы:

1. объекты срастания контактировали "плоскостями" многоугольников, а не их сторонами-связями;

2 четность контактирующих многоугольников была одинакова.

Условие 1 приводит к ограничению на морфологию используемых в исследовании шапок, а именно - на вершине шапки должен располагаться многоугольник. Примеры циклоприсоединений показаны на рис.3.8.

Рис. 3.8: Примеры циклоприсоединений с поворотом. Связи, которые образуют такое цикл ©присоединение выделены красным цветом, (а) Циклоприсоединение с поворотом, образующееся на двух пятиугольниках, повернутых друг относительно друга на угол 7г/5; (Ь) Циклоприсоединение с поворотом, образующееся на двух шестиугольниках, повернутых друг относительно друга на угол 7г/6; (с) Циклоприсоединение с поворотом, образующееся на восьмиугольнике и шестиугольнике. ь

Заметим, что для случая, когда число сторон у контактирующих многоугольников не совпадает, поворота на угол ж/п не требуется. На рис.3.8а показано циклоприсоединение с поворотом, образующееся на двух пятиугольниках, повернутых друг относительно друга на угол 7г/5. Циклоприсоединение с поворотом, образующееся на двух шестиугольниках, повернутых друг относительно друга на угол 7г/б показано на рис.3.8Ь. Циклоприсоединение с поворотом, образующееся на восьмиугольнике и шестиугольнике показано на рис.3.8с.

Ограничив выбор первого гпага на этапе построения пути реакции топологическим способом рамками циклоприсоединений с поворотом, мы обнаружили, принципиальную невозможность построения пути реакции образования Т-соединения (9,0)-(10,0)-(9.0) из начальной конфигурации, не содержащей топологических дефектов a priori. Для удовлетворения условия (3.1) в начальную конфигурацию, состоящую из нанотруб (9,0) и (10,0), необходимо ввести шесть дополнительных атомов. На рис.3.9 показан один из возможных способов внедрения 6 дополнительных атомов в стенку нанотрубы (9,0).

Рис. 3.9: Образование дефектов СВ в идеальной нанотрубе с последующем их разделением при внедрении шести дополнительных атомов углерода, (а) Вид сбоку идеальной однослойной нанотрубы (9,0), (Ь) вращение трех соседних связей по типу СВ приводит к образованию в структуре нанотрубы топологических дефектов в форме 6 пентагонов, 2 гептагонов и 2 октагонов (дефекты показаны красным), (с) б дополнительных атомов углерода (показаны фиолетовым) показаны в окрестности топологических дефектов в стенке нанотрубы (9,0) (с]) разделение дефектов, вызванное внедрением дополнительных атомов. ibi

Он аналогичен способу внедрения атомов, показанному на рис.3.3. только теперь вместо двух атомов внедряются 6 атомов. Вращение трех связей по типу С В приводит к образованию в структуре нано-трубы топологических дефектов в форме 6 пентагонов, 2 гептагонов и 2 октагонов (на рис.3.9Ь, дефекты показаны красным). Далее 6 атомов внедряются в дефектвую область нанотрубьт (3.9с). Переупорядочение атомов, сохраняющее всс атомы трехкоординированными, приводит к разделению дефектов (3.9(1).

Начальная конфигурация, состоящая из двух однослойных нано-труб, которая допускает построение оптимального пути реакции (условие (3.1) удовлетворяется, объекты контактируют шестиугольниками) показана на первом шаге рис.3.10.

Рис. 3.10: Моделирование процесса срастания нанотрубы (9,0), содержащей дефекты, с закрытой нанотрубой (10,0). Топологические дефекты в форме 5-, 7-, 8- и 9-угольников выделены красным цветом. На каждом таге все атомы соединения остаются трехкоординированными. В конце моделирования (шаг 8) структура содержит 8 семиугольников и 2 пятиугольника.

Дефектная область в ванотрубе (9,0) содержит шесть дополнительных атомов. Использовав эту конфигурацию в качестве стартовой и воспользовавшись методом построения оптимального пути реакции, соответствующего второму шагу алгоритма, мы построили последовательность из восьми шагов, показанную на рис.ЗЛО. Структура содержит 288 атомов. На втором шаге этой последовательности образуются четыре новые связи (циклоприсоединение с поворотом, 3.8Ь) при одновременном разрыве двух связей в нанотрубах (9,0) и (10,0). Эти новые связи являются сторонам двух восьмиугольников и двух девятиугольников, связывающих две нанотрубы. Помимо этого на данном шаге в структуре присутствуют 10 пятиугольников и 6 семиугольников. На следующем шаге (шаг 3) перешеек утолщается, девятиугольники исчезают, а два восьмиугольника смещаются глубже в нанотрубу (9,0). На четвертом шаге восьмиугольники еще более проникают в нанотрубу (9,0), а два пятиугольника и два семиугольника исчезают. На пятом шаге восьмиугольники смещаются в "подмышки" Т-соединения, также структура содержит 4 пятиугольника и 6 семиугольников. На следующем шаге (шаг 6) восьмиугольники исчезают, что приводит к увеличению числа пятиугольников и семиугольников (6 пятиугольников и 12 семиугольников). На седьмом шаге восьмиугольники появляются вновь, однако на (10,0) стороне Т-соединения. Помимо этого структура содержит 4 пятиугольника и б семиугольников. На следующем шаге (шаг 8) восьмиугольники исчезают и соединение приобретает желаемую морфологию (2 пятиугольника в центре соединения и 8 семиугольников, образующих дефектное кольцо в области соединения). В табл.3.2 приведены дефекты на каждом из шагов процесса срастания.

В заключение приведем основные выводы по работе.

1. В рамках метода молекулярной динамики изучено взаимодействие углеродной луковицы с "ионами" Аг. Установлено, что при увеличении температуры углеродной луковицы уменьшается энергия бомбардирующих "ионов", необходимая для образования одиночной вакансии во внешней оболочке луковицы. Изучены основные закономерности в распределении вакансий по поверхности углеродной луковицы при бомбардировке пучком "ионов".

2. Предложен механизм трансформации сердцевины углеродной луковицы в алмазоподобную структуру, который хорошо согласуется с основными экспериментально наблюдаемыми закономерностями такого процесса.

3. Разработана методика поиска пути реакции для процесса срастания углеродных однослойных нанотруб с образованием миоготер-минальных соединений. На основе предложенной методики построены оптимальные пути реакции срастания нанотруб с образованием соединений Т-, У- и Х-типа, получены оценки для энергетических характеристик таких процессов. Установлено, что суммарный энергетический барьер для срастания нанотруб уменьшается при увеличении локальной кривизны поверхностей нанотруб в месте их контакта.

4. Изучено поведение У-соединения из нанотруб с острым углом между его ветвями под воздействием внешней динамической нагрузки, приложенной к его ветвям. Показано, что при длительном приложении внешней нагрузки возникает новая конфигурация У-соединения, в которой его ветви параллельны, а расстояние между ними соответствует межслоевому расстоянию в графите. Установлено существование критического расстояния между ветвями такого У-соединения, при достижении которого ветви соединения сближаются самопроизвольно без приложения внешней нагрузки. Показана ключевая роль взаимодействия Ван дер Ваальса в процессе слипания ветвей.

Благодарности

Автор благодарит коллектив лаборатории акустической микроскопии за предоставленную возможность выполнить диссертационную работу по интересной теме, заведующего лаборатории акустической микроскопии проф. В.М. Левина за помощь и поддержку в процессе выполнения работы, доцента кафедры теоретической физики Волгоградского Государственного университета Н.Г. Лебедева за ценные замечания и обсуждения, С. В. Лисенкова за помощь в установке необходимого для выполнения работы программного обеспечения и ценные рекомендации по его эксплуатации. Автору особенно приятно выразить глубокую благодарность своим соавторам проф. М.Менону (University оf Kentucky, USA), проф. А. Андриотису (Institute of Electronic Structure and Laser, Greece) и проф. Д. Срива-ставе (NASA Arnes Research Center, USA) за исключительную возможность в проведении совместного научного исследования. Автор особенно благодарен проф. М. Менону за советы, рекомендации, замечания и помощь в процессе выполнения работы, предоставлении необходимого для ее выполнения оборудования, а также за предоставленную возможность для участия в международных конференциях. Автор считает приятным долгом выразить особую благодарность за огромную помощь в постановке и проведении исследования и обеспечении оборудования своему научному руководителю проф. Л.А. Чернозатонскому, под чьим руководством выполнение диссертационной работы было особенно увлекательным и интересным.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Пономарева, Инна Витальевна, 2004 год

1. D. Srivastava, C. Wei, and K. Cho. Computational Nanomechanics of Carbon Nanotubes and Composites. Appl. Mech. Rev. 56 (2003), 215.

2. F. Banhart and P.M. Ajayan. Carbon onions as nanoscopic pressure cells for diamond formation. Nature 382 (1996), 433.

3. M. Terrones, F. Banhart, N. Grobert, J.-C. Charlier, H. Terrones, and P.M. Ajayan. Molecular Junctions by Joining Single-Walled Carbon Nanotubes. Phys. Rev. Lett. 89 (2002), 075505.

4. A.N. Andriotis, M. Menon, D. Srivastava, and L. Chernozatonskii. Transport properties of single-wall carbon nanotube Y junctions. Phys. Rev. В 65 (2002), 165416.

5. И.В. Пономарева and JI.А. Чернозатонский. Механизм трансформации сердцевины углеродной луковицы в алмазоподобную структуру. Письма в ЖЭТФ 76 (2002), 532.

6. V. Ponomareva and L.A. Chernozatonskii. How can carbon onion transform into diamond-like structure? Microelectronic Engineering 69 (2003), 625.

7. M. Menon, A.N. Andriotis, D. Srivastava, I. Ponomareva, and L. Chernozatonskii. Carbon Nanotube "T junctions": Formation Pathways and Conductivity. Phys. Rev. Lett. 91 (2003), 145501.

8. Ponomareva, L. Chernozatonskii, A.N. Andriotis, and M. Menon. Formation pathways for single-wall carbon nanotube multiterminal junctions. New. Jour, of Physic. 5 (2003), 119.1.

9. JI.A. Чернозатонский and И.В. Пономарева. Эффект слипания ветвей Y-соединения углеродных нанотруб. Письма в ЖЭТФ 78 (2003), 777.

10. И.В. Пономарева and JI.A. Чернозатонский. Образование дефектов в углеродной луковице при облучении ионами Аг. Письма в ЖЭТФ 79 (2004), 460.

11. L.A. Chernozatonskii and I.V. Ponomareva. Carbon nanotube multiterminal junctions: structures, properties, synthesis and applications. NATO-ASI2003 (2004).

12. D. Ugarte. Curling and closure of graphitic networks under electron-beam irradiation. Nature 359 (1992), 707.

13. H.W. Kroto. Carbon onions introduce new flavour to fullerene studies. Nature 359 (1992), 670.

14. Q. Ru, M. Okamoto, Y. Kondo, and K. Takayanagi. Attraction and orientation of bucky onions formed in a transmission electron microscope. Chem. Phys. Lett. 259 (1996), 425.

15. C.J. Brabec, A. Maiti, and J. Bernholc. Structural defects and the shape of large fullerenes. Chem. Phys. Lett. 219 (1994), 473.

16. M. Terrones and H. Terrones. The transformation of polyhedral particles into graphitic onions. J. Phys. Chem. Solids 55 (1997), 1789.

17. K.R. Bates and G.E. Scuseria. Why are buckyonions round? Theor. Chem. Acc. 99 (1998), 29.

18. P.J.F. Harris, S.C. Tsang, J.B. Claridge, and M.L.H. Green. Highresolution electron microscopy studies of a microporous carbon produced by arc-evaporation. J. Chem. Soc., Faraday Tram. 90 (1994), 2799.

19. M.S. Zwanger, F. Banhart, and A. Seeger. Formation and decay of spherical concentric-shell carbon clusters. J. Cryst. Growth 163 (1996), 445.

20. T. Fuller and F. Banhart. In situ observation of the formation and stability of single fullerene molecules under electron irradiation. Chem. Phys. Lett. 254 (1996), 372.

21. V.Z.Mordkovich, A.G.Umnov, T.Inoshota, and M.Endo. Correspondence. Carbon 37 (1999), 1855.

22. V.Kuznetsov, A.L. Chuvilin, E.M. Moroz, and et al. Onion-like carbon from ultra-disperse diamond. Chem.Phys.Lett. 222 (1994), 343.

23. D. Ugarte. Onion-like graphitic particles. Carbon 33 (1995), 989.

24. F. Banhart, Т. Fuller, P. Redlich, and P.M. Ajayan. The formation, anealing and self-compression of carbon onions under electron irradiation. Chem. Phys. Lett. 269 (1997), 349.

25. G. Lulli, A. Parisani, and G. Mattei. Influence of electron beam parameters on the radiatin-induced formation of graphitic onions. Ultramicroscopy 60 (1995), 185.

26. P. Wesolowskii, Y.Lyutovich, F.Banhart, and et al. Formation of diamond in carbon onions under MeV ion irradiation. Appl. Phys. Lett. 71 (1997), 1948.

27. R.Astala, M. Kaukonen, and R.M. Nieminer. Simulations of diamond nucleation in carbon fullerene cores. Phys. Rev. В 63 (2001), 081402.

28. M. Zaiser and F. Banhart. Radiation-induced transformation of graphite to daimond. Phys. Rev. Lett. 79 (1997), 3680.

29. A. Chernozatonskii. Carbon nanotube connectors and planar jungle gyms. Phys. Lett. A 172 (1992), 173.

30. G.E. Scuseria. Negative curvature and hyperfullerenes. Chem. Phys. Lett. 195 (1992), 534.

31. V.H. Crespi. Relations between global and local topology in multiple nanotube junctions. Phys. Rev. В 58 (1998), 12671.

32. Jl. Чернозатонский С. Лисенков, И. Пономарева. Базисная конфигурация Уь соединений из однослойных углеродных нанотрубок: структура и классификация. ФТТ 46 (2004), 1529.

33. D. Zhou and S. Seraphin. Complex branching phenomena in the growth of carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett. 238 (1995), 286.

34. M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, and P.C. Eklund. Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes. Academic Press, San Diego, 1996.

35. Z. Osvath, A.A. Koos, Z.E. Horvath, and et al. Arc-grown Y-branched carbon nanotubes observed by scanning tunneling microscopy (STM). Chem. Phys. Lett. 365 (2002), 338.

36. S.H. Tsai, C.T. Shiu, W.J. Jong, and H.C. Shih. The observation of copper in mercury after being exposed to an arc discharge from a carbon rod. Carbon 38 (2000), 1879.

37. B.C. Satishkumar, P. John Thomas, A. Govindaraj, and C.N.R. Rao. Y-junction carbon nanotubes. Appl. Phys. Lett. 77 (2000), 2530.

38. F.L. Deepak, A. Govindaraj, and C.N.R. Rao. Synthetic strategies for Y-junction carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett. 345 (2001), 5.

39. W.Z. Li, J.G. Wen, and Z.F. Ren. Straight carbon nanotube Y junctions. Appl. Phys. Lett. 79 (2001), 1879.

40. B. Gan, J. Ahn, Q. Zhang, and et al. Y-junction carbon nanotubes grown by in situ evaporated copper catalyst. Chem. Phys. Lett. 333 (2001), 23.

41. J.-M. Ting and C.-C Chang. Multijunction carbon nanotube network. Appl. Phys. Lett 80 (2002), 324.

42. J. Li, C. Papadopoulos, and J. Xu. Growing Y-junction carbon nanotubes. Nature 402 (1999), 253.

43. Y.C. Sui, J.A. Gonzalez-Leon, A. Bermudez, and J.M. Seniger. Synthesis of multi branched carbon nanotubes in porous anodic aluminum oxide template. Carbon 39 (2001), 1709.

44. P. Nagy, R. Ehlich, L.P. Bird, and J. Gyulai. Y-branching of single walled carbon nanotubes. Appl. Phys. A 70 (2000), 481.

45. P. Bird, R. Ehlich, Z. Osvah, and et al. From straight carbon nanotubes to Y-branched and coiled carbon nanotubes. Diamond Relat. Mater. 11 (2002), 1081.

46. P. Bird, R. Ehlich, Z. Osvah, and et al. Room temperature growth of singlewall coiled carbon nanotubes and Y-branches. Mater. Sci. Eng. C 19 (2002), 3.

47. A.A. Koos, R. Ehlich, Z.E. Horvath, and et al. STM and AFM investigation of coiled carbon nanotubes produced by laser evaporation of fullerene. Mater. Sci. Eng. C 23 (2003), 275.

48. P. Bird, R. Ehlich, R. Tellgmann, A. Gromov, and N. Krawets et al. Growth of carbon nanotubes by fullerene decomposition in the presence of transition metals. Chem. Phys. Lett. 306 (1999), 155.

49. V. Krasheninnikov, K. Nordlund, and J. Keinoneon. Ion-irradiation-induced welding of carbon nanotubes. Phys. Rev. B 66 (2002), 245403.

50. Y. Zhao, E. Smalley, and B.I. Yakobson. Coalescence of fullerene cages: Topology, energetics, and molecular dynamics simulation. Phys. Rev. B 662002), 195409.

51. M. Menon and D. Srivastava. Carbon nanotube based molecular electronic devices. J. Mater. Res. 13 (1998), 2357.

52. M. Menon and D. Srivastava. Carbon Nanotube "T Junctions": Nanoscale Metal-Semiconductor-Metal Contact Devices. Phys. Rev. Lett. 79 (1997), 4453.

53. G. Treboux, P. Lapstun, Z. Wu, and K. Silverbrook. Interference-Modulated Conductance in a Three-Terminal Nanotube System. J. Phys. Chem. B 103 (1999), 8671.

54. G. Treboux, P. Lapstun, and K. Silverbrook Z. Wu. Conductance in nanotube Y-junctions. Chem. Phys. Lett. 306 (1999), 402.

55. G. Treboux, P. Lapstun, and K. Silverbrook Z. Wu. Loss of translational symmetry in carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett. 302 (1999), 60.

56. C. Papadopoulos, A. Rakitin, J. Li, A.S. Vedeneev, and J.M. Xu. Electronic Transport in Y-junction Carbon Nanotubes. Phys. Rev. Lett. 85 (2000), 3476.

57. A.N. Andriotis, M. Menon, D. Srivastava, and L. Chernozatonskii. Ballistic switching and rectification in single wall carbon nanotube Y junctions. Appl. Phys. Lett. 79 (2001), 266.

58. A.N. Andriotis, M. Menon, D. Srivastava, and L. Chernozatonskii. Rectification Properties of Carbon Nanotube "Y-Junctions". Phys. Rev. Lett. 87 (2001), 066802.

59. V. Meunier, M.B. Nardelli, J. Bernholc, T. Zacharia, and J.-C. Charlier. Intrinsic electron transport properties of carbon nanotube Y-junctions. Appl. Phys. Lett. 81 (2002), 5234.

60. A.N. Andriotis, D. Srivastava, and M. Menon. Comment on Intrisic Electron Transport Properties of Carbon Nanotube Y-junctions. Appl. Phys. Lett. 832003), 1674.

61. D.C. Rapaport. The Art of Molecular Dynamics Simulation. Cambridge University Press, 1995.

62. D.W. Brenner. Empirical potential for hydrocarbons for use in simulating the chemical vapor deposition of diamond films. Phys. Rev. B. 42 (1990), 9458.

63. D.W. Brenner. The Art and Science of an Analytic Potential. Phys. Stat. Sol(b) 217 (2000), 23.

64. D.W. Brenner, O.A. Shendorova, J.A. Harrison, S. Stuart, B. Ni, and S. Sinnott. A second-generation reactive empirical bond order (REBO) potential energy expression for hydrocarbons. J. Phys.:Condens. Matter 14 (2002), 783.

65. S.B. Sinnott, O.A. Shenderova, C.T. White, and D.W. Brenner. Mechanical properties of nanotubule fibers and composites determined from theoretical calculations and simulations. Carbon 36 (1998), 1.

66. R.C. Mowrey, D.W. Brenner, B.I. Dunlap, J.W. Mintmire, and C.T. White. Simulations of buckminsterfullerene (Cqo) collisions with a hydrogen-terminated diamond 111 surface. J. Phys. Chem 95 (1991), 7138.

67. B.J. Garrison, E.J. Dawnkaski, D. Srivastava, and D.W. Brenner. Science 255 (1992), 835.

68. E.R. Williams, G.C.Jr. Jones, L. Fang, R.N. Zare, B.J. Garrison, and D.W. Brenner. Ion pickup of large, surface-adsorbed molecules: a demonstration of the Eley-Rideal mechanism. J. Am. Chem. Soc 114 (1992), 3207.

69. D.R. Alfonso, S.E. Ulloa, and D.W. Brenner. Hydrocarbon adsorption on a diamond (100) stepped surface. Phys. Rev. B. 49 (1994), 4948.

70. R.S. Taylor and B.J. Garrison. Hydrogen Abstraction Reactions in the Kiloelectronvolt Particle Bombardment of Organic Films. J. Am. Chem. Soc. 116 (1994), 4465.

71. R.S. Taylor and B.J. Garrison. Molecular Dynamics Simulations of Reactions between Molecules: High-Energy Particle Bombardment of Organic Films. Langmuir 11 (1995), 1220.

72. D.W. Brenner, J.A. Harrison, C.N. White, and R.J. Colton. Molecular dynamics simulations of the nanometer-scale mechanical properties of compressed Buckminsterfullerene. Thin Solid Films 206 (1991), 220.

73. D.H. Robertson, D.W. Brenner, and J.W. Mintmire. Energetics of nanoscale graphitic tubules. Phys. Rev. B 45 (1992), 12592.

74. D.H. Robertson, D.W. Brenner, and J.W. Mintmire. On the way to fullerenes: molecular dynamics study of the curling and closure of graphitic ribbons. J. Phys. Chem. 96 (1992), 6133.

75. D.H. Robertson, D.W. Brenner, and J.W. Mintmire. Temperature-Dependent Fusion of Colliding Ceo Fullerenes from Molecular Dynamics Simulations. J. Phys. Chem. 99 (1995), 15721.

76. J.N. Glosli and F.H. Ree. Liquid-Liquid Phase Transformation in Carbon. Phys. Rev. Lett. 82 (1999), 4659.

77. J.N. Glosli and F.H. Ree. The melting line of diamond determined via atomistic computer simulations. J. Chem. Phys. 110 (1999), 441.

78. J.A. Harrison, D.W. Brenner, C.T. White, and R.J. Colton. Atomistic mechanisms of adhesion and compression of diamond surfaces. Thin Solid Films 206 (1991), 213.

79. J.A. Harrison, C.T. White, R.J. Colton, and D.W. Brenner. Nanoscale investigation of indentation, adhesion and fracture of diamond (111) surfaces. Surf. Sci 271 (1992), 57.

80. J.A. Harrison, C.T. White, R.J. Colton, and D.W. Brenner. Molecular-dynamics simulations of atomic-scale friction of diamond surfaces. Phys. Rev. B 46 (1992), 9700.

81. J.A. Harrison, C.T. White, R.J. Colton, and D.W. Brenner. Effects of chemically bound, flexible hydrocarbon species on the frictional properties of diamond surfaces. J. Phys. Chem. 97 (1993), 6573.

82. J.A. Harrison and D.W. Brenner. Simulated Tribochemistry: An Atomic-Scale View of the Wear of Diamond. Am. Chem. Soc. 116 (1994), 10399.

83. M.D. Perry and J.A. Harrison. Friction between Diamond Surfaces in the Presence of Small Third-Body Molecules. J. Phys. Chem. B 101 (1997), 1364.

84. M.D. Perry and J.A. Harrison. Molecular dynamics investigations of the effects of debris molecules on the friction and wear of diamond. Thin Solid Films 291 (1996), 211.

85. Qi and S.B. Sinnott. Polymerization via Cluster-Solid Surface Impact: Molecular Dynamics Simulations. J. Phys. Chem. B 101 (1997), 6883.

86. K.S.S. Liu, C.W. Yong, B.J. Garrison, and J.C. Vickerman. Am. Chem. Soc. 103 (1999), 3195.

87. J.A. Harrison, S.J. Stuart, D.H. Robertson, and C.T. White. Properties of Capped Nanotubes When Used as SPM Tips. J. Chem. Phys. B 101 (1997), 9682.

88. A. Garg, J. Han, and S.B. Sinnott. Interactions of Carbon-Nanotubule Proximal Probe Tips with Diamond and Graphene. Phys. Rev. Lett. 81 (1998), 2260.

89. A. Garg and S.B. Sinnott. Effect of chemical functionalization on the mechanical properties of carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett. 295 (1998), 273.

90. A. Garg and S.B. Sinnott. Molecular dynamics of carbon nanotubule proximal probe tip-surface contacts. Phys. Rev. B 60 (1999), 13786.

91. A.B. Tutein, S.J. Stuart, and J.A. Harrison, indentation Analysis of Linear-Chain Hydrocarbon Monolayers Anchored to Diamond. J. Phys. Chem. B 103 (1999), 11357.

92. O.A. Shenderova, D.W. Brenner, A. Nazarov, A. Romanov, and L. Yang. Multiscale modeling approach for calculating grain-boundary energies from first principles. Phys. Rev. B 57 (1998), R3181.

93. O.A. Shenderova, D.W. Brenner, and L. Yang. Atomistic simulations of structures and mechanical properties of polycrystalline diamond: Symmetrical <001> tilt grain boundaries. Phys. Rev. B 60 (1999), 7043.

94. O.A. Shenderova and D.W. Brenner. Atomistic simulations of structures and mechanical properties of <001> tilt grain boundaries and their triple junctions in diamond. Phys. Rev. B 60 (1999), 7053.

95. O.A. Shenderova, D.W. Brenner, A. Omeltchenko, X. Su, and L.H. Yang. Atomistic modeling of the fracture of polycrystalline diamond. Phys. Rev. B 61 (2000), 3877.

96. G.C. Maitland, M. Rigby, E.B. Smith, and W.A. Wakeham. Intermolecular forces: their origin and determination. Oxford, Clanendon, 1981.

97. F. Banhart. irradiation effects in carbon nanostructures. Rep. Prog. Phys. 62 (1999), 1181.

98. I.V. Krasheninnikov, K. Nordlund, M. Sirvio, E. Salonen, and J. Keinoneon. Formation of ion-irradiation-induced atomic-scale defects on walls of carbon nanotubes. Phys. Rev. B 63 (2001), 245405.

99. I.V. Krasheninnikov, K. Nordlund, and J. Keinoneon. Production of defects in supported carbon nanotubes under ion irradiation. Phys. Rev. B 65 (2002), 165423.

100. H.J.С. Berendsen, J.P.M. Postma, W.F. van Gunsteren, A. DiNola, and J.R. Haak. Molecular dynamics with coupling to an external bath. J. Chem. Phys. 81 (1984), 3684.

101. I. Jang, S.B. Sinnott, D. Danailov, and P. Keblinski. Molecular Dynamics Simulation Study of Carbon Nanotube Welding under Electron Beam Irradiation. Nanoletters 4 (2004), 109.

102. B. Ni, R. Andrews, D. Jacques, D. Qian, M.B.J. Wijesundara, Y. Choi, L. Hanley, and S.B. Sinnott. A Combined Computational and Experimental Study of Ion-Beam Modification of Carbon Nanotube Bundles. J. Phys. Chem. В 105 (2001), 12719.

103. M.B.J. Wijesundara, Y. Ji, B. Ni, S.B. Sinnott, and L. Hanley. Effect of polyatomic ion structure on thin-film growth: Experiments and molecular dynamics simulations. J. Appl. Phys. 88 (2000), 5004.

104. M. B. J. Wijesundara, L. Hanley, B. Ni, and S. B. Sinnott. Effects of unique ion chemistry on thin-film growth by plasma-surface interactions. Procc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97 (2000), 23.

105. K. Nordlund, J. Keinoneon, and T. Mattila. Formation of Ion Irradiation Induced Small-Scale Defects on Graphite Surfaces. Phys. Rev. Lett. 77 (1996), 699.

106. P.M. Ajayan, V. Ravikumar, and J.-C. Charlier. Surface Reconstructions and Dimensional Changes in Single-Walled Carbon Nanotubes. Phys. Rev. Lett. 81 (1998), 1437.

107. О.Д. Турин. Нелинейная динамика и реакционная способность углеродных наноотруб. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Институт Биохимической Физики РАН, Москва, 2002.

108. М. Terrones, Н. Terrones, and W.K. Hsu. Beyond Ceo•' graphite structures for the future. Chem. Soc. Rev. 24 (1995), 341.

109. A.J. Stone and D.J. Wales. Theoretical studies of icosahedral C6o and some related species. Chem. Phys. Lett. 128 (1986), 501.

110. D.J. Wales, M.A. Miller, and T.R. Walsh. Archetypal energy landscapes. Nature 394 (1998), 758.

111. D.J. Wales and H.A. Scheraga. Global Optimization of Clusters, Crystals, and Biomolecules. Science 285 (1999), 1368.

112. B.R. Eggen, M.I. Heggie, G. Jungnickel, C.D. Lathman, R. Jones, and P.R. Briddon. Autocatalysis During Fullerene Growth. Science 272 (1996), 87.

113. G.E. Froudakis, M. Schenell, M. Muhlhauser, S.D. Peyerimhoff, A.N. Andriotis, M. Menon, and R.M. Sheetz. Pathways for oxygen adsorption on single-wall carbon nanotubes. Phys. Rev. В 68 (2003), 115435.

114. L. Chernozatonskii, E. Richter, and M. Menon. Crystals of covalently bonded carbon nanotubes: Energetics and electronic structures. Phys. Rev. В 65 (2002), 241404-1.

115. U.D. Venkateswaran, A.M. Rao, E. Richter, M. Menon, A. Rinzler, R.E. Smalley, and P.C. Eklund. journal name. 59 (1999), 10928.

116. M. Menon, K.R. Subbaswamy, and M. Sawtarie. Structure and properties of Ceo dimers by generalized tight-binding molecular dynamics. Phys. Rev. В 49 (1994), 13966.

117. M. Menon, K. R. Subbaswamy, and M. Sawtarie. Structure of C2o' Bicyclic , Ring Vs. Cage. Phys. Rev. В 49 (1994), 7739.

118. M. Menon, K.R. Subbaswamy, and M. Sawtarie. Fused Fullerenes and "Gearoids": Proposed new forms of Carbon. Phys. Rev. В 57 (1998), 4063.

119. D. Srivastava, M. Menon, and K. Cho. Nanoplasticity of Single-Wall Carbon Nanotubes under Uniaxial Compression. Phys. Rev. Lett. 83 (1999), 2973.

120. M. Menon, E. Richter, and L. Chernozatonskii. Solid C36 as hexaclathrate form of carbon. Phys. Rev. В 62 (2000), 15420.

121. M. van Schilfgaarde and W.A. Harrison. Electronic structure of boron. J. Phys. Chem. Solids 46 (1985), 1093.

122. R. Satio, M. Fujita, G. Dresselhaus, and M.S. Dresselhaus. Electronic structure of graphene tubules based on C60. Phys. Rev. В 46 (1992), 1804.

123. Р.Ф. Фейнман. Внизу полным-полно места: приглашение в новый мир физики. Рос. хим. ж. 46 (2002), 4.