Лазерная модификация углеродных наноматериалов для устройств управления световыми потоками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.14, кандидат наук Михеев, Константин Георгиевич

• Михеев, Константин Георгиевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Михеев, Константин Георгиевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ И СПОСОБЫ ИХ МОДИФИКАЦИИ

1.1 Общие сведения о структуре углеродных наноматериалов

1.2 Углеродные нанотрубки

1.2.1 Оптические свойства углеродных нанотрубок

1.2.2 Магнитные свойства углеродных нанотрубок

1.2.3 Методы модификации углеродных нанотрубок

1.2.4 Исследования углеродных нанотрубок с помощью метода комбинационного рассеяния света

1.3 Углерод с луковичной структурой

1.3.1 Оптические свойства углерода с луковичной структурой

1.3.2 Магнитные свойства углерода с луковичной структурой

1.3.3 Методы модификации углерода с луковичной структурой

1.3.4 Исследования углерода с луковичной структурой с помощью метода комбинационного рассеяния света

1.4 Наноалмазы детонационного синтеза

1.4.1 Оптические свойства наноалмазов детонационного синтеза

1.4.2 Магнитные свойства наноалмазов детонационного синтеза

1.4.3 Методы модификации наноалмазов детонационного синтеза

1.4.4 Исследования наноалмаза детонационного синтеза с помощью метода комбинационного рассеяния света

Глава 2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Описание методов получения углеродных наноматериалов

2.1.1 Описание метода получения углеродных нанотрубок

2.1.2 Описание метода получения углерода с луковичной структурой

2.1.3 Описание метода получения наноалмазов

2.2 Описание процессов приготовления суспензий углеродных наноматериалов и наноалмазных плёнок

2.2.1 Диспергирование суспензий углеродных наноматериалов с помощью ультразвукового диспергатора

2.2.2 Приготовление наноалмазных плёнок из водной суспензии наноалмазов детонационного синтеза

2.3 Описание лазерной установки

2.4 Описание методов исследований углеродных наноматериалов

2.4.1 Методика комбинационного рассеяния света

2.4.1.1 Описание спектрометра комбинационного рассеяния ЬаЬгаш Ш800

2.4.1.2 Измеритель мощности лазерного излучения спектрометра комбинационного рассеяния света

2.4.2 Методика рентгенофазового анализа

2.4.3 Методика оптической спектроскопии

2.4.4 Методики просвечивающей электронной микроскопии и инфракрасной спектроскопии света

Глава 3. ЛАЗЕРНАЯ МОДИФИКАЦИЯ СУСПЕНЗИИ УГЛЕРОДА С ЛУКОВИЧНОЙ СТРУКТУРОЙ В А^ТУ-ДИМЕТИЛФОРМАМИДЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СВЕТОМАГНИТНОГО ОПТИЧЕСКОГО ЗАТВОРА

3.1 Лазерное просветление суспензии углерода с луковичной структурой в А^-диметилформамиде

3.2 Диамагнетизм просветлённой фракции суспензии углерода с луковичной структурой в N. ТУ-диметил формами де

3.2.1 Расчёт распределения магнитного поля и пондеромоторных сил, действующих на диамагнитный материал в поле постоянного магнита

3.2.1.1 Пондеромоторные силы, действующие в магнитном поле

3.2.1.2 Основные допущения для расчёта пондеромоторных сил

3.2.1.3 Определение магнитного поля линейного кругового тока (радиуса г)

3.2.1.4 Результаты расчётов

3.2.1.5 Распределение пондеромоторных сил, действующих на диамагнитную частицу в постоянном магнитном поле

3.2.1.6 Сравнение расчётов с экспериментальными данными

3.2.2 Обнаружение диамагнитных свойств просветлённой фракции углерода с луковичной структурой в К-диметилформамиде

3.2.2.1 Эксперимент в неоднородном магнитном поле

3.2.2.2 Эксперимент в однородном магнитном поле

3.3 Светомагнитный оптический затвор на основе суспензии углерода с луковичной структурой в И,//-диметилформамиде

Глава 4. ЛАЗЕРНАЯ МОДИФИКАЦИЯ СУСПЕНЗИИ МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК В А^-ДИМЕТИЛФОРМАМИДЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ОПТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧИТЕЛЯ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

4.1 Лазерное просветление суспензии углеродных нанотрубок в 1чГ,]^-диметилформамиде

4.2 Исследование механизмов просветления суспензии многослойных углеродных нанотрубок в 7У,7У-диметилформамиде

4.3 Возможность применения суспензии многослойных углеродных нанотрубок в Д./У-диметилформамиде в качестве оптического ограничителя мощного лазерного излучения

Выводы к Главе 4

Глава 5. ТЕХНОЛОГИЯ ЛАЗЕРНОЙ ЗАПИСИ ДИФРАКЦИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЛЁНКАХ ИЗ НАНОАЛМАЗОВ ДЕТОНАЦИОННОГО СИНТЕЗА

5.1 Исследование плёнок и порошков наноалмазов детонационного синтеза

5.1.1 Результаты рентгенографических исследований плёнок и порошков детонационных наноалмазов

5.1.2 Результаты исследования плёнок детонационных наноалмазов с помощью метода комбинационного рассеяния света

5.2 Исследование взаимодействия сфокусированного излучения He-Ne лазера с плёнками из наноалмаза детонационного синтеза

5.2.1 Почернение плёнок наноалмаза под действием лазерного излучения

5.2.2 Исследование механизма лазерного почернения наноалмазной плёнки с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света

5.2.3 Лазерная запись дифракционных оптических элементов на

плёнках из наноалмаза детонационного синтеза

Выводы к Главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерная модификация углеродных наноматериалов для устройств управления световыми потоками»

ВВЕДЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена исследованию возможности лазерной модификации углеродных наноматериалов (УНМ) применительно к оптическому приборостроению.

Актуальность работы

Углеродные наноматериалы, такие как: углеродные нанотрубки (УНТ), углерод с луковичной структурой (УЛС), наноалмазы детонационного синтеза (ДНА), находят широкое применение в современной науке и технике благодаря своим уникальным свойствам. В настоящее время динамично развивается область науки, связанная с исследованиями взаимодействия лазерного излучения с УНМ, которые направлены на решение различных фундаментальных и прикладных задач. Работы в этом направлении вызывают интерес с точки зрения разработки и создания пассивных лазерных затворов, быстродействующих фотоприёмников, датчиков угла, анализаторов поляризации и оптических ограничителей мощности (ООМ) лазерного излучения.

Наряду с изучением оптических свойств УНМ исследователи большое внимание уделяют изучению их магнитных свойств. Этот интерес обусловлен проблемой разработки методов получения органических веществ, обладающих магнитным гистерезисом. Между тем, специалистам хорошо известно, что углеродные материалы обладают относительно высоким абсолютным значением диамагнитной восприимчивости %> которое существенно изменяется при переходе от одного аллотропного состояния углерода к другому. Также известно, что магнитные свойства углеродных материалов, например, полимеризованных фуллеренов, могут изменяться при обработке давлением или же под действием света. В связи с этим представляется актуальным исследование влияния воздействия лазерного излучения на магнитные свойства УНМ для разработки магнитоуправляемых оптических затворов.

Дополнительным обстоятельством, определяющим интерес к исследованиям взаимодействия лазерного излучения с УНМ, является возможность использования лазерного излучения для разработки методов модификации поверхности УНМ за счёт фотостимулированных реакций. Так,

например, в работе С. Siedshlag с соавторами (см. Tetrahedron, 55, 7805-7818, 1999 г.) наблюдали реакции фуллеренов с Н донорными молекулами в присутствии фотосенсибилизаторов. Исследование этой возможности актуально в связи с перспективой разработки принципиально нового метода модификации УНМ для их применения в оптическом приборостроении.

Помимо всего вышеизложенного, исследование взаимодействия лазерного излучения с УНМ представляет интерес с точки зрения изыскания новых материалов для технологии изготовления дифракционных оптических элементов, применяемых в приборостроении. Актуальность таких исследований обусловлена необходимостью создания технологии, позволяющей осуществлять оптическую запись изображений, отличающейся от уже известной технологии термохимического микроструктурирования (см., например, В. П. Вейко и др. Квантовая электроника, 41, 631, 2011 г.) гораздо меньшей плотностью мощности лазерного излучения.

Целью работы является исследование возможности лазерной модификации УНМ (суспензии УЛС и многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) в ТЧТУ-диметилформамиде (ДМФ), плёнки из ДНА) применительно к оптическому приборостроению.

Для достижения намеченной цели решались следующие задачи:

1. Проведение экспериментов по обнаружению светоиндуцированного диамагнетизма в суспензиях УЛС в ДМФ.

2. Расчёт распределения пондеромоторных сил, действующих на диамагнитную частицу в неоднородном поле постоянного магнита.

3. Разработка светомагнитного оптического затвора на основе суспензии УЛС в ДМФ.

4. Экспериментальное исследование оптических эффектов, возникающих при лазерной модификации суспензии МУНТ в ДМФ, для разработки устройств защиты глаз человека и фотоприёмников от мощного лазерного излучения.

5. Экспериментальное исследование взаимодействия маломощного излучения He-Ne лазера с плёнками из ДНА.

6. Исследование возможности создания технологии лазерной записи дифракционных оптических элементов на полупрозрачных плёнках из ДНА.

Научная новизна результатов, полученных в ходе выполнения диссертационной работы, состоит в следующем:

1. Впервые экспериментально обнаружен эффект светоиндуцированного диамагнетизма в суспензиях УЛС в ДМФ. На основе этого и уже обнаруженного эффекта светоиндуцированного просветления разработан светомагнитный оптический затвор.

2. Впервые экспериментально обнаружен эффект светоиндуцированного просветления в суспензиях МУНТ в ДМФ. Определены механизмы, отвечающие за просветление суспензии в поле мощного лазерного воздействия.

3. Впервые экспериментально обнаружен эффект почернения полупрозрачной плёнки из ДНА под действием маломощного лазерного излучения. Показана возможность лазерной записи изображений на полупрозрачных плёнках из ДНА на основе обнаруженного эффекта.

Практическая значимость работы

Обнаруженные эффекты светоиндуцированного диамагнетизма суспензии УЛС в ДМФ и светоиндуцированного просветления суспензии МУНТ в ДМФ могут быть использованы для создания светомагнитного оптического затвора и оптических ограничителей мощности лазерного излучения. Кроме этого на основе этих эффектов возможна разработка нового метода функционализации МУНТ с помощью лазерного воздействия.

Эффект лазерного почернения на полупрозрачных плёнках из ДНА может быть использован для записи дифракционных оптических элементов маломощным лазерным излучением.

Методы исследования

Для решения поставленных в диссертационной работе задач применялись методы оптической и инфракрасной (ИК) спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), оптической микроскопии, рентгенофазового анализа (РФА) и фотографирования. Для расчёта распределения пондеромоторных сил в неоднородном магнитном поле использовался программный продукт Maple.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Просветлённая в результате импульсного лазерного воздействия на длине волны 1064 нм фракция суспензии УЛС в ДМФ обладает ярко выраженными диамагнитными свойствами, которые можно обнаружить в неоднородном магнитном поле постоянного магнита.

2. Светомагнитный оптический затвор, разработанный на основе суспензии УЛС в ДМФ, может работать в режимах оптического ограничения мощности, "мультивибратора" и "ждущего мультивибратора".

3. В поле мощного лазерного излучения наносекундной длительности на длине волны 532 нм полупрозрачная суспензия МУНТ в ДМФ необратимо просветляется, при этом резко уменьшается коэффициент нелинейного рассеяния света суспензии, соответственно, увеличивается её коэффициент пропускания, и суспензия теряет свойства к оптическому ограничению мощности.

4. Просветление суспензии МУНТ в ДМФ в результате лазерного воздействия происходит в широком диапазоне длин волн оптического спектра от 225 до 900 нм, причём степень просветления зависит от длины волны.

5. Приложение неоднородного магнитного поля постоянного магнита к суспензии МУНТ, полученных на катализаторах Fe/Co методом химического парового осаждения, в ДМФ позволяет использовать её в качестве оптического ограничителя мощности лазерного излучения.

6. Воздействие излучения He-Ne лазера на длине волны 632,8 нм с плотностью

•у

мощности более 600 Вт/см на полупрозрачную плёнку из ДНА, приводит к её почернению. Обнаруженный эффект можно использовать для изготовления дифракционных оптических элементов.

Апробация результатов работы

Материалы диссертационной работы докладывались на Третьей международной конференции "От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии" (Россия, Ижевск, 2011); IX Всероссийской школе-конференции молодых учёных "КоМУ-2011" (Россия, Ижевск, 2011); 14th International Workshop on New Approaches to High-Tech: Nano-Design, Technology, Computer Simulations (Finland, Espoo); Двенадцатой международной научно-

практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности" (Россия, Санкт-Петербург, 2011); 3rd International Workshop Nanocarbon Photonics and Optoelectronics (Finland, Polvijarvi, 2012); Всероссийской молодёжной конференции "Наноматериалы и нанотехнологии: проблемы и перспективы" (Россия, Москва, 2012); International Conference on Coherent and Nonlinear Optics/International Conference on Laser, Applications, and Technologies (Россия, Москва, 2013); International Conference "Nanomaterials: Applications and Properties-2013" (Ukraine, the Crimea, Alushta, 2013); семинарах в Институте органической химии с центром по фитохимии и в Институте электроники Болгарской Академии Наук (Болгария, София, 2013).

Работа поддерживалась грантами "Участие в Международном научном мероприятии "14th International Workshop on New Approaches to High-Tech: Nano-Design, Technology, Computer Simulations"" ("Конкурс научных проектов молодых учёных для представления на научных мероприятиях, проводимых за рубежом", проект РФФИ 11-02-09508-моб_з, 2011 год); "Исследование эффекта светоиндуцированных просветления и диамагнетизма в суспензиях углеродных нанотрубок" ("Конкурс научных проектов молодых учёных и аспирантов УрО РАН", проект 11-1-НП-248, 2011 год); "Исследование взаимодействия лазерного излучения с суспензиями углеродных нанотрубок в диметилформамиде" ("Конкурс научных проектов, выполняемых молодыми учёными (Мой первый грант)", проект РФФИ 12-02-31724 мол_а, 2012 год); "Разработка углеродных наноматериалов с регулируемыми нелинейно-оптическими и оптоэлектрическими свойствами" (проект 12-С-1-1003 Президиум УрО РАН, 2012 год); "Оптические и нелинейно-оптические явления в наноалмазах детонационного синтеза" (проект РФФИ 13-02-96016 р_урал_а, 2013 год).

Достоверность полученных и представленных в диссертации результатов подтверждается применением современных приборов и инструментов, использованием апробированных и обоснованных методов, тщательностью проведённых измерений, воспроизводимостью результатов экспериментов. Анализ экспериментальных данных проведён с соблюдением критериев достоверности статистических испытаний и физических измерений.

Личный вклад автора

Результаты, изложенные в диссертации, получены лично соискателем или при его непосредственном участии. Постановка задач исследований, определение методов их решения и интерпретация результатов выполнены совместно с соавторами опубликованных работ при непосредственном участии соискателя.

Публикации

Материалы диссертационной работы полностью отражены в 15 научных работах, в том числе 7 статьях в рецензируемых журналах и изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертации, и 8 тезисах докладов конференций.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с краткими выводами по каждой главе, заключения, списка принятых в работе сокращений и списка цитируемой литературы. Материал работы изложен на 158 страницах, включающих 81 рисунок. Список цитированной литературы содержит 154 наименования.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю Г. М. Михееву за неоценимую помощь, руководство и научное воспитание на протяжении всего курса обучения в аспирантуре.

Автор выражает особую благодарность Т. Н. Могилевой за всестороннюю помощь, оказанную при выполнении диссертационной работы.

Также автор благодарен Е. В. Александрович за проведение рентгенографического анализа образцов, исследованных в данной работе.

Глава 1. СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ И СПОСОБЫ

ИХ МОДИФИКАЦИИ

Данная глава посвящена обзору отечественной и зарубежной литературы по теме диссертационной работы, который содержит описание оптических и магнитных свойств таких углеродных наноматериалов, как углеродные нанотрубки, углерод с луковичной структурой, наноалмаз детонационного синтеза, а также краткий обзор известных способов модификации углеродных наноматериалов. Приведён обзор результатов по исследованию углеродных нанотрубок, углерода с луковичной структурой и наноалмазов детонационного синтеза с помощью метода комбинационного рассеяния света.

1.1 Общие сведения о структуре углеродных наноматериалов

Углерод является уникальным элементом и служит основой всей органической жизни на планете. Он образует огромное число разнообразных химических соединений, при этом даже в элементарной форме углерод способен образовывать большое количество сильно различающихся по своему строению и свойствам материалов - аллотропных форм.

В основном состоянии изолированный атом углерода имеет шесть электронов. Два их них расположены на 7 5 орбитали, следующие два занимают орбиталь, оставшиеся два - находятся на двух различных 2р орбиталях. Таким образом, изолированный атом углерода имеет валентность, равную двум. Однако при образовании химических связей, в результате возбуждения атома углерода, возможен переход электронов на незанятые орбитали (см. Рисунок 1.1) с их дальнейшим смешением (гибридизацией). Это приводит к образованию специфических пространственных электронных распределений и повышению валентности атома до 3 и 4 [1,2].

Выделяют три типа гибридизации атома углерода, которые возникают при смешивании (выравнивании по форме и энергии) одной и п числа 2р орбиталей,

где п = 1, 2, 3. Тип гибридизации принято обозначать как ¿¿Л Рассмотрим вкратце эти типы гибридизации.

5/7-гибридицизация - это смешивание одной орбитали и одной 2р орбитали, с образованием двух гибридных 5^-орбиталей, которые расположены на одной линии и направлены в противоположные стороны от ядра атома углерода (Рисунок 1.2). В качестве примера такой аллотропной формы углерода можно привести карбин, в котором атомы углерода образуют линейные и циклические структуры.

—|--1--2 р --1--1— 2 р

4

-Н- 15 4,3 эВ Ц-

2$

С*

Рисунок 1.1 - Возбуждение одного электрона в атоме углерода, на переход которого затрачивается 4,3 эВ. Такой переход позволяет атому углерода образовывать четыре связи, что оказывается энергетически выгодным. При образовании четырёх связей вместо двух общее понижение энергии системы превышает 4,3 эВ [1].

з/^-гибридизация - это смешивание одной орбитали и двух 2р орбиталей, в образованием трёх -орбиталей. Эти орбитали располагаются в одной плоскости под углом 120° друг к другу (Рисунок 1.2). Такая ориентация орбиталей приводит к образованию плоских атомных слоев углерода. Примерами реализации такой гибридизации являются графит и графитоподобные материалы (см. Рисунок 1.3). Они имеют слоистую структуру, при этом взаимодействие между слоями осуществляется только Ван-дер-Ваальсовыми силами. Слоистость атомной структуры приводит к анизотропии свойств (проводимости, твёрдости, теплопроводности, оптических и др. физических свойств).

09*281^"

Рисунок 1.2 - Пространственная ориентация основных типов гибридных орбиталей

Рисунок 1.3 - Наноструктуры углерода: а - аморфный углерод, состоящий из случайно расположенных микрофрагментов графита; б - турбостратный углерод, состоящий из случайно расположенных микрофрагментов графена; в - фуллереноподобный углерод; г - наноалмаз, состоящий из случайно расположенных нанокристаллов алмаза; д - углерода с луковичной структурой (многооболочечная структура, состоящая из вложенных друг в друга полиэдральных кластеров); е - графитовые ленты; ж - нанотрубка; з - баррели -несовершенные цилиндрические нанотрубки и бочкообразные наночастицы; и -

упорядоченный графит [3,4]

Графитоподобный Бр гибридизированный углерод в виде моноатомного слоя, который также называется графеном, служит структурной единицей многих графитоподобных материалов. Изгиб двумерного графена и замещение части шестиугольников в его структуре пяти- и семи-угольниками позволяют получить такие структуры, как углеродные нанотрубки и фуллерены [5] (см. Рисунок 1.3).

¿//-гибридизация - это смешивание одной 2б орбитали и трёх 2р орбиталей, с образованием четырех яр^-орбиталей. Угол между осями симметрии орбиталей при этом равен 109°28' (Рисунок 1.2).

Такая гибридизация атома углерода реализуется в таких структурах как алмаз и лонсдейлит. Особый интерес для исследования представляют алмазы [6,7] и алмазные наноматериалы (ультрадисперсные порошки алмаза, суспензии из наноалмаза, наноалмазные плёнки) [8]. Поверхностные атомы, составляющие значительную долю нанокристаллического алмаза, рассматриваются как особый тип материала, свойства которого в наибольшей степени определяются состоянием его поверхности. Хорошо известно, что наноалмаз состоит из кластеров нанометрового масштаба с характерным размером отдельных кристаллитов 4 + 5 нм [9]. Центральная часть отдельного кластера представляет собой ядро со структурой алмаза, окружённое оболочкой, содержащей преимущественно неалмазные формы углерода со смешанным типом гибридизации атомных связей.

1.2 Углеродные нанотрубки

УНТ уникально сочетают в себе такие свойства, как малые размеры, огромная удельная поверхность, химическая и термическая стабильность и в то же время способность к разнообразным химическим превращениям, высокая прочность. Полупроводниковые УНТ имеют хорошие эмиссионные характеристики, а УНТ с металлическим типом проводимости - высокую электропроводность. В связи с этим исследование УНТ представляет как фундаментальный, так и прикладной интерес и открывает широкие перспективы их использования для технических и технологических целей во многих инновационных областях науки и производства [10]. По мере накопления результатов теоретического и экспериментального изучения свойств УНТ сфера возможных приложений УНТ непрерывно расширяется, к примеру, за счёт их использования в оптике [11], микро- и наномеханике, электромеханике [12,13], биологии, медицине и материаловедении [14-17].

Существует огромное количество типов УНТ. Все они характеризуются числом слоёв, геометрическими размерами и хиральностью, определяемой углом ориентации графеновой решетки относительно оси трубки [18,19]. Этим обусловлен широчайший диапазон их свойств. К примеру, как уже писалось выше, УНТ могут обладать как металлической проводимостью, так и могут являться полупроводниками, в зависимости от ориентации графеновой решетки относительно оси трубки. Среди различных УНМ наиболее изучены однослойные УНТ (ОУНТ), которые представляют собой «свёрнутые» в цилиндр графеновые листы. Существуют также многослойные УНТ, которые представляют собой «вложенные» друг в друга графеновые цилиндры (слои). Диаметр УНТ варьируется от < 0,7 нм до нескольких десятков нанометров, а длина - от сотен нанометров до сантиметров.

Как правило, торцы нанотрубок закрыты полусферическими «шапочками», которые имеют строение близкое фуллеренам (комбинация шести- и пятичленных циклов). Однако в процессе выделения и очистки УНТ «шапочки» обычно

разрушаются, а торцы становятся открытыми и содержат функциональные группы, в основном карбоксильные [20].

1.2.1 Оптические свойства углеродных нанотрубок

К настоящему времени достаточно много работ посвящено исследованиям оптических свойств углеродных нанотрубок, как однослойных [21-26], так и многослойных [27,28]. Оптические свойства ОУНТ зависят от их диаметра и хиральности, которая определяется индексами (п,т) [29,30]. Под хиральностью понимают свойство объекта быть несовместимым со своим зеркальным отражением любой комбинацией вращений и перемещений в трёхмерном пространстве.

На Рисунке 1.4 представлены спектры оптического поглощения неочищенной и очищенной тонких плёнок ОУНТ сплошной и прерывистой линиями, соответственно.

£3 Я

! PDS

■ ' 1 1 Purified.' / -Л

|| А / /

■ / /

1 ii 4 / Pristine —► -

/

0 8

О

0 6 "2.

го

0 4 и

0 2

0 1 2 3 4 5 6

Photon energy (eV)

Рисунок 1.4 - Спектры оптического поглощения ОУНТ. Сплошная кривая показывает оптическую плотность плёнки ОУНТ на кварцевой пластинке, полученные методом электродугового синтеза с использование катализатора NiY [26]. Прерывистая и пунктирная линии обозначают оптическую плотность и спектр фототеплового отклонения (ФТО) очищенных ОУНТ, соответственно. На оси абсцисс отложена энергия фотонов (эВ) [26]

Три больших пика поглощения на 0,68, 1,2 и 1,7 эВ накладываются на широкий пик поглощения, обусловленный 71-плазмоном [26]. Чтобы доказать, что

эти пики соответствуют именно ОУНТ, а не металлическим катализаторам, остававшимся в образце и не потерями на рассеяние света сажей, образцы полученных ОУНТ методом электродугового синтеза были очищены от сажи и катализаторов. Прерывистая линия на Рисунке 1.4 показывает спектр поглощения очищенного образца ОУНТ. Видно, что две кривые, соответствующие очищенному и неочищенному образцам ОУНТ носят одинаковый характер, из чего можно заключить, что пики поглощения принадлежит именно ОУНТ. Дополнительно был измерен спектр оптического поглощения с использованием спектроскопии фототермического отклонения, на которую не влияет рассеяние света. На Рисунке 1.4 сигнал фототермического отклонения показан пунктирной кривой. Пики на этой кривой находятся в той же позиции, что и пики оптической плотности, что означает, что эти пики не обусловлены потерями на рассеяние света и относятся к ОУНТ. В работе [26] были произведены расчёты, в результате которых выяснилось, что первый и второй пики (0,68 и 1,2 эВ) обусловлены полупроводниковыми трубками, а третий пик (1,7 эВ) обусловлен металлическими трубками. Авторы [26] заключили, что возможно определение отношения количества металлических к полупроводниковым трубкам из отношения интенсивностей между пиками поглощения, обусловленными металлическими и полупроводниковыми трубками, соответственно. Помимо этого, из этой зависимости возможно определение распределения диаметров нанотрубок в образце.

Благодаря своим уникальным электронным и механическим свойствам, нанотрубки представляют огромный интерес с точки зрения применения их в качестве основного материала для создания оптических ограничителей мощности [31-34]. Sun и др. [34] и Vivien и др. [32] впервые начали исследовать суспензии МУНТ и ОУНТ, соответственно. Они сравнили проявления оптического ограничения у суспензий МУНТ и ОУНТ с суспензиями частиц сажи и фуллеренов С6о- Было показано, что нанотрубки проявляют нелинейные свойства иначе, чем фуллерены Сбо, но практически так же, как и сажа, т. е.

нелинейное рассеяние в нанотрубках обусловлено образованием пузырьков и плазмы. Кроме того, в работе [34] было продемонстрировано, что МУНТ проявляют свойства ООМ в видимой и инфракрасной спектральных областях при наносекундных лазерных импульсах. Mishra и др. провели измерения нелинейного пропускания и рассеяния, а также эксперименты по z-сканированию с ОУНТ в различных растворителях (этиленгликоль, вода и этанол) [35]. Vivien и др. [33] провели исследование для обнаружения физического происхождения ООМ в нанотрубках. Для этого они провели ряд экспериментов. В одном из них была использована методика z-сканирования для идентификации нелинейных механизмов, ответственных за ООМ в нанотрубках. Методика z-сканирования -это чувствительный и довольно простой способ описания нелинейных оптических свойств материалов (нелинейного поглощения, преломления и рассеяния) [36]. Она основана на самофокусировке и самодефокусировке оптического пучка на образец. Образец перемещается вдоль направления прохождения (z-ось) сфокусированного пучка. В экспериментах по z-сканированию перед фотоприёмником, который регистрировал проходящее излучение была установлена апертура для разделения нелинейных эффектов. С маленькой апертурой могли быть определены три механизма: нелинейное поглощение, нелинейное рассеяние и нелинейное преломление. С открытой апертурой обычно можно было наблюдать глубину кривой пропускания, которая может быть признаком или нелинейного поглощения, или нелинейного рассеяния. Экспериментальные результаты z-сканирования для суспензии ОУНТ в воде при различных энергиях лазерного излучения, опубликованные в [33], представлены на Рисунке 1.5. С открытой апертурой (см. Рисунок 1.5, а, Ь) можно было измерить сильное и симметрично падение значения коэффициента пропускания поблизости z = 0. При закрытой апертуре (см. Рисунок 1.5, с, d) можно было наблюдать провал сигнала, который является признаком нелинейного преломления с отрицательным нелинейным коэффициентом, типичным для температурных эффектов [32,37].

Ъ (тпгП

Рисунок 1.5 — Зависимости коэффициента пропускания водных суспензий ОУНТ от координаты г в эксперименте по ^-сканированию при различных энергиях падающего излучения. На рисунке показаны зависимости, полученные при открытой апертуре на длинах волн 532 нм (а) и 1064 нм (с), а также при закрытой апертуре на длинах волн 532 нм (Ъ) и

1064 нм (¿0 [33]

Таким образом, нелинейное поглощение в нанотрубках является доминирующим эффектом, но также происходит и нелинейное преломление, обусловленное температурным влиянием. Что касается рассеяния, то в экспериментах, проведённых в [33], было обнаружено два механизма: образование микропузырьков растворителя и сублимация (переход из твёрдого в газообразное состояние без перехода в жидкую фазу) углеродных нанотрубок. Первый механизм обусловлен переносом тепла от нанотрубок к окружающей жидкости, приводящий к образованию пузырьков в растворителе, а второй соответствует фазовому переходу нанотрубок. Поэтому ООМ наиболее эффективно в нанотрубках при больших длительностях лазерного импульса.

1.2.2 Магнитные свойства углеродных нанотрубок

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Михеев, Константин Георгиевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брандт, Н. Б. Квазичастицы в физике кондесированного состояния / Н. Б. Брандт, В. А. Кульбачинский. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 632 с.

2. Исмагилов, Р. Р. Получение и свойства углеродных тубулярных наноструктур: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Исмагилов Ринат Рамилович. -М., 2011. -121 с.

3. Беленков, Е. А. Наноалмазы и родственные углеродные наноматериалы / Е. А. Беленков, В. В. Ивановская, А. Л. Ивановский. - Екатеринбург: УрО РАН, 2008.-49 с.

4. Nanomaterials Handbook. - ed. Gogotsi Y. - Boca Raton: Taylor&Francis Group, 2006.

5. Соболев, В. В. Электронная структура фуллерита Сбо / В. В. Соболев, Е. Л. Бусыгина // Физика твердого тела. - 1999. - Т. 41. - № 6. - С. 1124-1125.

6. Соболев В. В. Спектры характеристических потерь алмаза / В. В. Соболев,

A. П. Тимонов, В. Вал. Соболев // Физика твердого тела. - 2000. - Т. 42. - № 4. - С. 632-636.

7. Соболев, В. В. Тонкая структура диэлектрической проницаемости алмаза /

B. В. Соболев, А. П. Тимонов, В. Вал. Соболев // Физика и техника полупроводников. - 2000. - Т. 34. - № 8. - С. 940-946.

8. Долматов, В. Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза: свойства и применение / В. Ю. Долматов // Успехи химии. -2001. - Т. 70, № 7. - С. 687-708.

9. Дементьев, А. П. Химическое состояние атомов углерода на поверхности наноалмазных частиц / А. П. Дементьев, К. И. Маслаков // Физика твердого тела. - 2004. - Т. 46. - № 4. - С. 662-664.

10. Гейм, А. Углерод - страна чудес / А. Гейм, Ф.Ким // В мире науки. - 2008. - Т. 7. - № 30.

11. Zhao, N. Preparation of nanowire arrays of amorphous carbon nanotube-coated single crystal Sn02 / N.Zhao, G.Wang, Y. Huang, B.Wang, B. Yao, Y. Wu // Chem. Mater. - 2008. - Vol. 20. - № 8. - P. 2612-2614.

12. Шпилевский, Э. M. Наночастицы в конденсированных средах / Э. М. Шпилевский, А. С. Жданок. - под ред. П. А. Витязь. - Минск: Изд-во Центр БГУ, 2008. - С. 231.

13. Кривенко, А. Г. Электрохимия наноструктурированного углерода / А. Г. Кривенко, Н. С. Комарова // Успехи химии. - 2008. - Т. 77. - № 11. - С. 995.

14. Еняшин, А. Н. Атомные механизмы деформаций углеродных и нанотрубок нитрида бора при их изгибе и скручивании / А. Н. Еняшин, A. JI. Ивановский // Неорганические материалы. - 2006. - Т. 42. - С. 1463.

15. Prato, М. Functionalized carbon nanotubes in drug design and discovery / M. Prato, K. Kostarelos, A. Bianco // Acc. Chem. Res. - 2008. - Vol. 41. - № 1. - P. 60-68.

16. Боченков, В. E. Наноматериалы для сенсоров / В. E. Боченков, Г. Б. Сергеев // Успехи химии. - 2007. - Т. 76. - № 11. - Р. 1084.

17. Третьяков, Ю. Д. Основные направления фундаментальных и ориентированных исследований в области наноматериалов / Ю. Д. Третьяков, Е. А. Гудилин // Успехи химии. - 2009. - Т. 76. - № 9. - С. 867.

18. Thostenson, Е. Т. Advances in the science and technology of carbon nanotubes and their composites: a review / E. T. Thostenson, Z. Ren, T.-W. Chou // Compos. Sci. Technol. - 2001. - Vol. 61. - № 13. - P. 1899-1912.

19. Moniruzzaman, M. Polymer Nanocomposites Containing Carbon Nanotubes / M. Moniruzzaman, К. I. Winey // Macromolecules. American Chemical Society. - 2006. - Vol. 39. - № 16. - P. 5194-5205.

20. Бадамшина, Э. P. Модифицирование углеродных нанотрубок и синтез полимерных композитов с их участием / Э. Р. Бадамшина, М. П. Гафурова, Я. И. Эстрин // Успехи химии. - 2010. - Т. 79. - № 11. - Р. 1027-1064.

21. Collins, P. G. Nanotube Nanodevice / P.G.Collins, A. Zettl, H. Bando, A. Thess, R. E. Smalley // Science. - 1997. - Vol. 278. - № 5335. - P. 100-102.

22. Saito, R. Electronic structure of chiral graphene tubules / R. Saito, M. Fujita, G. Dresselhaus, M S. Dresselhaus // Appl. Phys. Lett. - 1992. - Vol. 60. - № 18. - P. 2204-2206.

23. Wilder, J. W. G. Electronic structure of atomically resolved carbon nanotubes / J. W. G. Wilder, Li. C. Venema, A. G. Rinzler, R. E. Smalley, C. Dekker // Nature. - 1998. - Vol. 391. - № 6662. P. 59-62.

24. Rao, A. M. Diameter-selective Raman scattering from vibrational modes in carbon nanotubes / A. M. Rao, E. Richter, S. Bandow, B. Chase, P. C. Eklund, K. A. Williams, S. Fang, K. R. Subbaswamy, M. Menon, A. Thess, R. E. Smalley, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus // Science. - 1997. - Vol. 275. - № 5297. - P. 187-191.

25. Odom, T. W. Atomic structure and electronic properties of single-walled carbon nanotubes / T. W. Odom, J.-L. Huang, P. Kim, C. M. Lieber. // Nature. - 1998. - Vol. 391. - № 6662. - P. 62-64.

26. Kataura, H. Optical properties of single-wall carbon nanotubes / H. Kataura, Y. Kumazawa, Y. Maniwa, I. Umezu, S. Suzuki, Y. Ohtsuka, Y. Achiba // Synth. Met. - 1999. - Vol. 103. - № 1-3. - P. 2555-2558.

27. Ge, M. Vapor-condensation generation and STM analysis of fullerene tubes / M. Ge, K. Sattler// Science. - 1993. - Vol. 260. - № 5107. P. 515-518.

28. Lim, S. Electronic and optical properties of nitrogen-doped multiwalled carbon nanotubes / S. Lim, H. Elim, X. Gao, A. Wee, W. Ji, J. Lee, J. Lin // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol. 73. - № 4. - P. 045402-045407.

29. Dresselhaus, M. S. Science of fullerenes and carbon nanotubes / M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. C. Eklund. - New York: Academic Press, 1996. - 965 pp.

30. Saito, R. Physical Properties Of Carbon Nanotubes / R. Saito, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus. - London: Imperial College Press, 1998. - 272 pp.

31. Chen, P. Electronic structure and optical limiting behavior of carbon nanotubes / P. Chen, X. Wu, X. Sun, J. Lin, W. Ji, K. Tan // Phys. Rev. Lett. - 1999. - Vol. 82. - № 12. - P. 2548-2551.

32. Vivien, L. Single-wall carbon nanotubes for optical limiting / L. Vivien, E. Anglaret,

D. Riehl, F. Bacou, C. Journet, C. Goze, M. Andrieux, M. Brunei, F. Lafonta, P. Bernier, F. Hache // Chem. Phys. Lett. - 1999. - Vol. 307. - № 5-6. P. 317-319.

33. Vivien, L. Carbon nanotubes for optical limiting / L.Vivien, P. Lançon, D. Riehl, F. Hache, E. Anglaret // Carbon. - 2002. - Vol. 40. - № 10. - P. 1789-1797.

34. Sun, X. Broadband optical limiting with multiwalled carbon nanotubes / X. Sun, R. Q. Yu, G. Q. Xu, T. S. A. Hor, W. Ji // Appl. Phys. Lett. - 1998. - Vol. 73. - № 25. -P. 3632-3634.

35. Mishra, S. R. Optical limiting in single-walled carbon nanotube suspensions / S. R. Mishra, H. S. Rawat, S. C. Mehendale, K. C. Rustagi, A. K. Sood, R. Bandyopadhyay, A. Govindaraj, C. N. R. Rao // Chem. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 317. - № 3-5. - P. 510-514.

36. Sheik-Bahae, M. Sensitive measurement of optical nonlinearities using a single beam / M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T.-H. Wei, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland // IEEE J. Quantum Electron. - 1990. - Vol. 26. - № 4. - P. 760-769.

37. Vivien, L. Optical limiting properties of singlewall carbon nanotubes / L. Vivien,

E. Anglaret, D. Riehl, F. Hache, F. Bacou, M. Andrieux, F. Lafonta, С. Journet, С. Goze, M. Brunei, P. Bernier // Opt. Commun. - 2000. - Vol. 174. - № 1-4. - P. 271275.

38. Mulay, L. N. Theory and applications of molecular diamagnetism / L. N. Mulay, E.A. Boudreaux. -New York: Wiley-Interscience, 1976. -321 pp.

39. Макарова, T. JÏ. Магнитные свойства углеродных структур / Т.Л.Макарова// Физика и техника полупроводников. - 2004. - Vol. 38. - № 6. - Р. 641-664.

40. Lin, M. Magnetization of graphene tubules / M. Lin, K. Shung // Phys. Rev.

B. - 1995. - Vol. 52. -№ 11.-P. 8423-8438.

41. Bandow, S. Magnetic properties of nested carbon nanostructures studied by electron spin resonance and magnetic susceptibility measurements / S. Bandow // J. Appl. Phys. - 1996. - Vol. 80. - № 2. - P. 1020-1027.

42. Bandow, S. Unique magnetism observed in single-wall carbon nanohorns / S. Bandow, F. Kokai, K. Takahashi, M. Yudasaka, S. Iijima // Appl. Phys.

A. - 2001. - Vol. 73. - № 3. - P. 281-285.

43. Liu, L. Colossal paramagnetic moments in metallic carbon nanotori / L. Liu, G. Guo,

C. Jayanthi, S. Wu // Phys. Rev. Lett. - 2002. -Vol. 88. - № 21. - P. 217206.

44. Srivastava, D. Predictions of enhanced chemical reactivity at regions of local conformational strain on carbon nanotubes: Kinky chemistry / D. Srivastava,

D. W. Brenner, J. D. Schall, K. D. Ausman, M. Yu, R. S. Ruoff // J. Phys. Chem.

B. - 1999. - Vol. 103. - № 21. - P. 4330^337.

45. Fernando, K. A. S. Diameter-selective fractionation of HiPco single-walled carbon nanotubes in repeated functionalization reactions / K. A. S. Fernando, Y. Lin, W. Wang, L. Cao, M. J. Meziani, X. Wang, M. L. Veca, P. Zhang, R. A. Quinn, L. F. Allard, Y.-P. Sun//J. Phys. Chem. C. - 2007. - Vol. lll.-№ 8.-P. 10254-10259.

46. Тарасов, Б. П. В о дородсо держащие углеродные наноструктуры: синтез и свойства / Б. П. Тарасов, Н. Ф. Гольдшлегер, А. П. Моравский // Успехи химии. - 2001. - Т. 70. - № 2. - С. 149.

47. Tsukahara, Y. Functionalization of multi-walled carbon nanotubes realized by microwave-driven chemistry inducing dispersibility in liquid media / Y. Tsukahara, T. Yamauchi, T. Kawamoto, Y. Wada // Bull. Chem. Soc. Jpn. - 2008. - Vol. 81. - № 3. - P. 387-392.

48. Nakamura, E. Imaging of conformational changes of biotinylated triamide molecules covalently bonded to a carbon nanotube surface / E. Nakamura, M. Koshino, T. Tanaka,

Y. Niimi, K. Harano, Y. Nakamura, H. Isobe // J. Am. Chem. Soc. - 2008. - Vol. 130. - № 25. - P. 7808-7809.

49. Osorio, A. G. H2SO4/HNO3/HCI—Functionalization and its effect on dispersion of carbon nanotubes in aqueous media / A. G. Osorio, I. C. L. Silveira, V. L. Bueno, C. P. Bergmann // Appl. Surf. Sci. - 2008. - Vol. 255. - № 5. - P. 2485-2489.

50. González-Guerrero, A.B. Discriminating the carboxylic groups from the total acidic sites in oxidized multi-wall carbon nanotubes by means of acid-base titration / A. B. González-Guerrero, E. Mendoza, E. Pellicer, F. Alsina, C. Fernández-Sánchez, L. M. Lechuga // Chem. Phys. Lett. - 2008. - Vol. 462. - № 4-6. - P. 256-259.

51. Jianzhong, L. Dissolution, characterization and photofunctionalization of carbon nanotubes / L. Jianzhong, T. Tao, Z. Xiaobing, L. Shiyun, L. Min // Mater. Lett. - 2007. - Vol. 61. - № 22. - P. 4351-4353.

52. Bokova, S. N. Raman diagnostics of multi-wall carbon nanotubes with a small wall number / S.N. Bokova, E. D. Obraztsova, V. V. Grebenyukov, K. V. Elumeeva, A. V. Ishchenko, V. L. Kuznetsov // Phys. Status Solidi B. - 2010. - Vol. - 247. -№11-12.-P. 2827-2830.

53. Jorio, A. Characterizing carbon nanotube samples with resonance Raman scattering / A. Jorio, M. A. Pimenta, A. G. S. Filho, R. Saito, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus // New J. Phys. - 2003. - Vol. 5. - № 03. - P. 1-17.

54. Zhao, X. Characteristic Raman spectra of multiwalled carbon nanotubes / X. Zhao, Y. Ando, L.-C. Qin, H. Kataura, Y. Maniwa, R. Saito // Phys. B Condens. Matter. - 2002. - Vol. 323. - № 1-4. - P. 265-266.

55. Benoit, J. Low-frequency Raman studies of multiwalled carbon nanotubes: Experiments and theory / J. Benoit, J. Buisson, O. Chauvet, C. Godon, S. Lefrant // Phys. Rev. B. - 2002. - Vol. 66. - № 7. - P. 073417.

56. Zhao, X. Multiple splitting of G-band modes from individual multiwalled carbon nanotubes / X. Zhao, Y. Ando, L.-C. Qin, H. Kataura, Y. Maniwa, R. Saito // Appl. Phys. Lett. - 2002. - Vol. 81. - № 14. - P. 2550.

57. Corio, P. Evolution of the molecular structure of metallic and semiconducting carbon nanotubes under laser irradiation / P. Corio, P. S. Santos, M. A. Pimenta, M. S. Dresselhaus // Chem. Phys. Lett. - 2002. - Vol. 360. - № 5-6. - P. 557-564.

58. Iijima, S. Direct observation of the tetrahedral bonding in graphitized carbon black by high resolution electron microscopy / S. Iijima // J. Cryst. Growth. - 1980. - Vol. 50.-№3.-P. 675-683.

59. Ugarte, D. Curling and closure of graphitic networks under electron-beam irradiation /

D. Ugarte // Nature. - 1992. - Vol. 359. - № 6397. - P. 707-709.

60. Xu, B. S. Formation of giant onion-like fullerenes under A1 nanoparticles by electron irradiation / B. S. Xu, S.-I. Tanaka // Acta Mater.- 1998. - Vol. 46. - № 15. - P. 52495257.

61. Harris, P. J. F. Microscopy in the study of fullerene-related carbons / P. J. F. Harris // Microsc. Anal. - 1994. - P. 13-16.

62. De Heer, W. A. Carbon onions produced by heat treatment of carbon soot and their relation to the 217.5 nm interstellar absorption feature / W. A. De Heer, D. Ugarte // Chem. Phys. Lett. - 1993. - Vol. 207. - № 4-6. - P. 480-486.

63. Kuznetsov, V. L. Effect of explosion conditions on the structure of detonation soots: Ultradisperse diamond and onion carbon / V. L. Kuznetsov, A. L. Chuvilin,

E. M. Moroz, V. N. Kolomiichuk, Sh. K. Shaikhutdinov, Yu. V. Butenko, I. Yu. Mal'kov // Carbon. - 1994. - Vol. 32. - № 5. - P. 873-882.

64. Мальков, И. Ю. Образование частиц углерода луковичной структуры из ультрадисперсного алмаза / И. Ю. Мальков, В. М. Титов, В. JI. Кузнецов, A. JI. Чувилин // Физика горения и взрыва. - 1994. - Т. 30. - № 1. - С. 130-132.

65. Kuznetsov, V. L. Onion-like carbon from ultra-disperse diamond / V. L. Kuznetsov, A. L. Chuvilin, Y. V. Butenko, I. Yu. Mal'kov, V. M. Titov // Chem. Phys. Lett. - 1994. - Vol. 222. - № 4. - P. 343-348.

66. Vivien, L. Nonlinear scattering origin in carbon nanotube suspensions / L. Vivien,

D. Riehl, F. Hache, E. Anglaret // J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. - 2000. - Vol. 09. - № 03. - P. 297-307.

67. Kuznetsov, V. L. Closed curved graphite-like structures formation on micron-size diamond / V. L. Kuznetsov, A. L. Chuvilin, Y. V. Butenko, S. V. Stankus, R. A. Khairulin, A. K. Gutakovskii // Chem. Phys. Lett. - 1998. - Vol. 289. - № 3.4. - P. 353-360.

68. Tomita, S. Structure and electronic properties of carbon onions / S. Tomita, T. Sakurai, H. Ohta, M. Fujii, S. Hayashi // J. Chem. Phys. - 2001. - Vol. 114. - № 17. - P. 74777482.

69. Koudoumas, E. Onion-like carbon and diamond nanoparticles for optical limiting /

E. Koudoumas, O. Kokkinaki, M. Konstantaki, S. Couris, S. Korovin, P. Detkov, V. L. Kuznetsov, S. Pimenov, V. Pustovoi // Chem. Phys. Lett. - 2002. - Vol. 357. - № 5-6. - P. 336-340.

70. Lambin, P. Nanostructured Carbon for Advanced Applications / P. Lambin, L. Henrard, A. A. Lucas, T. Cabioch. - ed. G. Benedek, P. Milani, V. G. Ralchenko. - Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2001. - 273 pp.

71. Bühl, M. Spherical aromaticity of fullerenes /M. Bühl, A. Hirsch // Chem. Rev. 2001.-Vol. 101. №5.-P. 1153-1184.

72. Haddon, R. C. Experimental and theoretical determination of the magnetic susceptibility of C6o and C70 / R. C. Haddon, L. F. Schneemeyer, J. V. Waszczak, S. H. Glarum, R. Tycko, G. Dabbagh, A. R. Kortan, A. J. Muller, A. M. Mujsce, M. J. Rosseinsky, S. M. Zahurak, A. V. Makhija, F. A. Thiel, K. Raghavachari, E. Cockayne, V. Elser // Nature. - 1991. - Vol. 350. - № 6313. - P. 46-47.

73. Xu, B. S. Prospects and research progress in nano onion-like fiillerenes / B. S. Xu// New Carbon Mater. - 2008. - Vol. 23. - № 4. - P. 289-301.

74. Georgakilas, V. Organic functionalization and optical properties of carbon onions / V. Georgakilas, D. M. Guldi, R. Signorini, R. Bozio, M. Prato // J. Am. Chem. Soc. - 2003. - Vol. 125. - № 47. - P. 14268-14269.

75. Rettenbacher, A. S. Preparation and functionalization of multilayer fiillerenes (carbon nano-onions) / A. S. Rettenbacher, B. Elliott, J. S. Hudson, A. Amirkhanian, L. Echegoyen// Chem. a Eur. J. - 2006. - Vol. 12. - P. 376-387.

76. Liu, Y. Functionalization of Carbon Nano-onions by Direct Fluorination / Y. Liu, R. L. Vander Wal, V. N. Khabashesku // Chem. Mater. - 2007. - Vol. 19. - № 4. - P. 778-786.

77. Shenderova, O. Nanodiamond and onion-like carbon polymer nanocomposites / O. Shenderova, T. Tyler, G. Cunningham, M. Ray, J. Walsh, M. Casulli, S. Hens, G. McGuire, V. L. Kuznetsov, S. Lipa // Diam. Relat. Mater. - 2007. - Vol. 16. - № 47. - P. 1213-1217.

78. Obraztsova, E. D. Raman identification of onion-like carbon / E. D. Obraztsova, M. Fujii, S. Hayashi, V. L. Kuznetsov, Yu. V. Butenko, A. L. Chuvilin // Carbon. - 1998. - Vol. 36. - № 5. - P. 821-826.

79. Richter, H. The one phonon Raman spectrum in microcrystalline silicon / H. Richter, Z. P. Wang, L. Ley // Solid State Commun. - 1981. - Vol. 39. - № 5. - P. 625-629.

80. Ager, J. Spatially resolved Raman studies of diamond films grown by chemical vapor deposition / J. Ager, D. Veirs, G. Rosenblatt // Phys. Rev. B. - 1991. - Vol. 43. - № 8. - P. 6491-6499.

81. Lespade, P. Model for Raman scattering from incompletely graphitized carbons / P. Lespade, R. Al-Jishi, M. S. Dresselhaus // Carbon. - 1982. - Vol. 20. - № 5. - P. 427431.

82. Kuznetsov, V. L. Study of onion-like carbon (OLC) formation from ultra disperse diamond (UDD) / V. L. Kuznetsov, A. L. Chuvilin, Yu. V. Butenko, I. Yu. Mal'kov,

A. K. Gutakovskii, S. V. Stankus, R. A. Kharulin // Sci. Technol. Fuller. Mater. - Boston: Materials Research Society, 1994. - 585 pp.

83. Hiura, H. Raman studies of carbon nanotubes / H. Hiura, T. W. Ebbesen, K. Tanigaki,

H. Takahashi // Chem. Phys. Lett. - 1993. - Vol. 202. - № 6. - P. 509-512.

84. Даниленко, В. В. Из истории открытия синтеза наноалмазов / В. В. Даниленко // Физика твердого тела. - 2004. - Т. 46. - № 4. - С. 581-584.

85. Долматов, В. Ю. Детонационные наноалмазы: синтез, строение, свойства и применение / В. Ю. Долматов // Успехи химии. - 2007. - Т. 76. - № 4. - Р. 375-397.

86. Алексенский, А. Е. Оптические свойства слоев наноалмазов / А. Е. Алексенский,

B. Ю. Осипов, А. Я. Вуль, Б. Я. Бер, А. Б. Смирнов, В. Г. Мелехин, G. J. Adriaenssens, К. Iakoubovskii // Физика твердого тела. - 2001. - Т. 43. - №

I. - С. 140-145.

87. Бондарь, В. С. Наноалмазы для биологических исследований / В. С. Бондарь,

A. П. Пузырь // Физика твердого тела. - 2004. - Т. 46. - № 4. - С. 698-701.

88. Кулакова, И. И. Химия поверхности наноалмазов / И.И.Кулакова// Физика твердого тела. - 2004. - Т. 46. - № 4. - С. 621-628.

89. Lisichkin, G. V. Photochemical chlorination of nanodiamond and interaction of its modified surface with C-nucleophiles / G. V. Lisichkin, V. V. Korol'kov,

B. N. Tarasevich, 1.1. Kulakova, A. V. Karpukhin // Russ. Chem. Bull. Int. Ed. - 2006. - Vol. 55. -№ 12. - P. 2212-2219.

90. Возняковский, А. П. Формирование и стабилизация суспензий наноалмазов в жидких средах / А. П. Возняковский, Т. Фуджимура, В. Ю. Долматов, М. В. Веретенникова // Сверхтвердые материалы. - 2002. - Т. 6. - С. 22.

91. Ferrari, А. С. Raman spectroscopy of amorphous, nanostructured, diamond-like carbon, and nanodiamond / A. C. Ferrari,J. Robertson // Philos. Trans. A. Math. Phys. Eng. Sci. - 2004. - Vol. 362. - № 1824. - P. 24772-512.

92. Shroder, R. Analysis of the composite structures in diamond thin films by Raman spectroscopy / R. Shroder, R. Nemanich, J. Glass // Phys. Rev. B. - 1990. - Vol. 41. - № 6. - P. 3738-3745.

93. Yarbrough, W. A. Current issues and problems in the chemical vapor deposition of diamond / W. A. Yarbrough, R. Messier // Science. - 1990. - Vol. 247. - № 4943. - P. 688-696.

94. Ferrari, A. Origin of the 1150-cm"1 Raman mode in nanocrystalline diamond / A. Ferrari, J. Robertson // Phys. Rev. B. - 2001. - Vol. 63. - № 12. - P. 121405.

95. Михеев, Г. M. Наведение диамагнетизма в суспензии углерода с луковичной структурой методом лазерного воздействия / Г. М. Михеев, В. J1. Кузнецов, К. Г. Михеев, Т. Н. Могилева, С. И. Мосеенков // Письма в ЖТФ.-2011.-Т. 37.-№ 17.-С. 89-97.

96. Mikheev, К. G. Diamagnetism appearance of onion-like carbon suspension by laser radiation / K. G. Mikheev, T. N. Mogileva, G. M. Mikheev, V. L. Kuznetsov, S. I. Moseenkov // Mater. Phys. Mech. - 2012. - Vol. 13. - P. 37-47.

97. Михеев, Г. M. Лазерная модификация оптических свойств суспензии углеродных нанотрубок в диметилформамиде / Г. М. Михеев, В. Л. Кузнецов, К. Г. Михеев, Т. Н. Могилева, М. А. Шуваева, С. И. Мосеенков // Письма в ЖТФ. - 2013. - Т. 39. - № 7. - С. 43-50.

98. Mikheev, К. G. Laser bleaching of carbon nanotubes suspension in A^N-dimethylformamide / K. G. Mikheev, G. M. Mikheev, V. L. Kuznetsov, T. N. Mogileva, S. I. Moseenkov, M. A. Shuvaeva // J. Nanomater. Mol. Nanotechnol. - 2013. - Vol. 2. - № 4. - P. 1-4.

99. Михеев, Г. M. Основа технологии лазерной записи изображений на плёнках из наноалмазов детонационного синтеза / Г. М. Михеев, К. Г. Михеев, Т. Н. Могилева, А. П. Пузырь, В. С. Бондарь // Химическая физика и мезоскопия. - 2013. - Т. 15. - № 4. - С. 650-656.

100. Михеев, К. Г. Наблюдение диамагнетизма просветлённой фракции суспензии углерода с луковичной структурой / К. Г. Михеев, Т. Н. Могилева, Г. М. Михеев,

B. JI. Кузнецов, С. И. Мосеенков // Третья Международная конференция "От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии". - Ижевск, 2011.-С. 106-107.

101. Mikheev, К. G. The diamagnetism appearance of the onion-like carbon suspension under the laser radiation effect / K. G. Mikheev, T. N. Mogileva, G. M. Mikheev, V. L. Kuznetsov, S. I. Moseenkov // 14th Int. Work. New Approaches to High-Tech Nano-Design, Technol. Comput. Simulations. - Espoo, Finland, 2011. - P. 60.

102. Mikheev, K. G. Laser-induced modification of carbon nanotubes suspension / K. G. Mikheev, G. M. Mikheev, V. L. Kuznetsov, T. N. Mogileva, S. I. Moseenkov // Third Int. Work. Nanocarbon Photonics Optoelectron. - Polvijarvi, Finland: University of Eastern Finland, 2012. - P. 38.

103. Михеев, К. Г. Лазерное просветление углеродных наночастиц в диметилформамиде / К. Г. Михеев, Г. М. Михеев, В. Л. Кузнецов, Т. Н. Могилева,

C. И. Мосеенков // Всеросийская молодёжная конференция "Наноматериалы и нанотехнологии проблемы и перспективы." - Москва: Изд-во МГОУ, 2012. -С. 83-85.

104. José-Yacamân, M. Catalytic growth of carbon microtubules with fullerene structure / M. José-Yacamân, M. Miki-Yoshida, L. Rendôn, J. G. Santiesteban // Appl. Phys. Lett. - 1993. - Vol. 62. - № 2. - P. 202-204.

105. Елецкий, А. В. Углеродные нанотрубки / А. В. Елецкий // Успехи физических наук. - 1997. - Т. 167. - № 9. - С. 945-972.

106. Kroto, H. W. C60: Buckminsterfullerene / H. W. Kroto, H. W., J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, R. E. Smalley // Nature. - 1985. - Vol. 318. - № 6042. - P. 162-163.

107. Kratschmer, W. Solid Сбо: a new form of carbon / W. Kratschmer, L.D.Lamb, K. Fostiropoulos, D. R. Huffman // Nature. - 1990. - Vol. 347. - № 6291. - P. 354-358.

108. Parker, D. H. Fullerenes and giant fullerenes: Synthesis, separation, and mass spectrometric characterization / D. H. Parker, K. Chatterjee, P. Wurz, K. R. Lykke, M. J. Pellin, L. M. Stock, J. C. Hemminger // Carbon. - 1992. - Vol. 30. - № 8. - P. 1167-1182.

109. Ugarte, D. Formation mechanism of quasi-spherical carbon particles induced by electron bombardment / D. Ugarte // Chem. Phys. Lett. - 1993. - Vol. 207. - № 4-6. - P. 473-479.

110. Mal'kov, I. Y. Formation of carbon particles of onion structure from ultradisperse diamond / I. Yu. Mal'kov, V. M. Titov, V. L. Kuznetsov, A. L. Chuvilin // Combust. Explos. Shock Waves. - 1994. - Vol. 30. - № 1. - P. 131-132.

111. Kuznetsov, V. L. Multi-walled carbon nanotubes with ppm level of impurities / V. L. Kuznetsov, К. V. Elumeeva, A. V. Ishchenko, N. Yu. Beylina, A. A. Stepashkin, S. I. Moseenkov, L. M. Plyasova, I. Yu. Molina, A. I. Romanenko, О. B. Anikeeva, E. N. Tkachev // Phys. status solidi. - 2010. - Vol. 247. - № 11-12. - P. 2695-2699.

112. Лямкин, А. И. Доклады АН СССР / А. И. Лямкин, Е.А.Петров, А.П.Ершов, Г. В. Сакович, А. М. Ставер, В. М. Титов. - 1988. - Т. 302. - Р. 611.

113. Трефилов, В. И. Доклады АН СССР / В. И. Трефилов, В. С. Михаленков, Г. И. Саввакин, Е. А. Цапко, Д. Г. Саввакин. - 1989. - Т. 305. - С. 85.

114. Bundy, F. P. Pressure-temperature phase diagram of elemental carbon / F. P. Bundy // Phys. A Stat. Mech. its Appl. - 1989. - Vol. 156. - № 1. - P. 169-178.

115. Ставер, A. M. / A. M. Ставер, H. В. Губарева, А. И. Лямкин, E. А. Петров // Физика горения и взрыва. - 1984. - Т. 20. - № 5. - С. 100.

116. Ершов, А. П. Образование фрактальных структур при взрыве / А.П.Ершов, A. JI. Куперштох // Физика горения и взрыва. - 1991. - Т. 27. - № 2. - Р. 111-117.

117. Сакович, Г. В. / Г. В. Сакович, В. Д. Губаревич, Ф. 3. Бадаев, П. М. Брыляков, О. А. Беседина // Доклады АН СССР. - 1990. - Т. 310. - С. 402.

118. Пузырь, А. П. Способ получения наноалмазов взрывного синтеза с повышенной коллоидной устойчивостью / А. П. Пузырь, В. С. Бондарь. - Патент РФ, 2005. - № 19.-С. 1-6.

119. Феоктистов, Н. А. Аэрозольное нанесение детонационных наноалмазов в качестве зародышей роста нанокристаллических алмазных пленок и изолированных частиц / Н. А. Феоктистов, В. И. Сахаров, И. Т. Серенков, В. А. Толмачев, И. В. Коркин, А. Е. Алексенский, А. Я. Вуль, В. Г. Голубев // Письма в ЖТФ. - 2011. - Т. 81. - № 5. - С. 124-130.

120. Михеев, Г. М. Эффективный одночастотный ИАГ:Ш3+-лазер с пассивной модуляцией добротности и поляризационным выводом излучения / Г. М. Михеев, Д. И. Малеев, Т. Н. Могилева // Квантовая электроника. - 1992. - Т. 19. - № 1. - С. 45—47.

121. Михеев, Г. М. Автоматизированная лазерная система для диагностики водорода в газовых смесях / Г. М. Михеев, Т. Н. Могилева, А. Ю. Попов, Д. Г. Калюжный, // Приборы и техника эксперимента. - 2003. - № 2. - С. 101-107.

122. Raman, С. V. A New Type of Secondary Radiation / С. V. Raman, К. S. Krishnan // Nature. - 1928. - Vol. 121. - № 3048. - P. 501-502.

123. Landsberg, G. Eine neue Erscheinung bei der Lichtzerstreuung in Krystallen / G. Landsberg, L. Mandelstam // Naturwissenschaften. - 1928. - Vol. 16. - P. 557.

124. Ишанин, Г. Г. Физические основы работы фотодиодов в фотогальваническом и фото диодном режимах / Г. Г. Ишанин, В. П. Челибанов // Известия ВУЗов. Приборостроение. - 2012. - Т. 55. - № 4. - С. 22-28.

125. Михеев, Г. М. Соединитель световода с фотоприёмником / Г. М. Михеев. -Патент РФ: Бюллетень изобретений, 1995.

126. Кузнецова, Г. А. Качественный рентгенофазовый анализ. / Г. А. Кузнецова. - Иркутск, 2005. - 28 с.

127. Михеев, К.Г. Пондеромоторные силы, действующие на диамагнитный материал в поле постоянного магнита / К. Г. Михеев // Химическая физика и мезоскопия. - 2010. - Т. 12. - № 4. - С. 578-586.

128. Михеев, К. Г. Светомагнитный оптический затвор на основе суспензии наноуглеродных частиц с луковичной структурой / К. Г. Михеев, Т. Н. Могилева, Г. М. Михеев, В. JI. Кузнецов, Д. JI. Булатов // Нанотехника. - 2012. - № 1. - С. 2934.

129. Михеев, К. Г. Магнитоуправляемый оптический затвор на основе суспензии углерода с луковичной структурой / К. Г. Михеев, Т. Н. Могилева, Г. М. Михеев, В. JI. Кузнецов, С. И. Мосеенков, Д. JI. Булатов // IX Всероссийская школа-конференция молодых учёных "КОМУ-2011." - Ижевск, 2011. - С. 65-66.

130. Михеев, К. Г. Светомагнитный оптический затвор / К. Г. Михеев, Т. Н. Могилева, Г. М. Михеев, В. JI. Кузнецов, Д. J1. Булатов // Высокие технологии, фундаментальные исследования, экономика сборник статей Двенадцатой международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности." - Санкт-Петербург: Изд-во Политех, ун-та, 2011. - С. 195-197.

131. Bulatov, D. L. Laser-induced bleaching of carbon nanomaterials suspension / D. L. Bulatov, K. G. Mikheev, M. A. Shuvaeva // Int. Conf. "Nanomaterials Appl. Prop. - Alushta, the Crimea, Ukraine: Sumy State University, 2013. - P. 2.

132. Михеев, Г. M. Светоиндуцированная прозрачность суспензии наноуглеродных частиц луковичной структуры / Г. М. Михеев, В. JI. Кузнецов, Д. JI. Булатов,

Т. Н. Могилева, С. И. Мосеенков, А. В. Ищенко // Письма в ЖТФ. - 2009. - Т. 35.-№4. -С. 21-29.

133. Михеев, Г. М. Оптическое ограничение и просветление в суспензии углеродных наночастиц с луковичной структурой / Г. М. Михеев, В. JI. Кузнецов, Д. JI. Булатов, Т. Н. Могилева, С. И. Мосеенков, А. В. Ищенко // Квантовая электроника. - 2009. - Т. 39. - № 4. - С. 342-346.

134. Siedschlag, С. [60]Fullerene Radical Cation: Reactions and Mechanism / C. Siedschlag, H. Luftmann, C. Wolff, J. Mattay // Tetrahedron. - 1999. - Vol. 55. - P. 7805-7818.

135. Berry, M. V. Of flying frogs and levitrons / M. V. Berry, A. K. Geim // Eur. J. Phys. IOP Publishing. - 1997. - Vol. 18. - № 4. - P. 307-313.

136. Тамм, И. E. Основы теории электричества: Учебное пособие для ВУЗов / И. Е. Тамм. - 10-е изд. - М: Наука, 1989. - 504 с.

137. Ландау, Л. Д. Теоретическая физика, том VII - Электродинамика сплошных сред / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. - 2-е изд. - М: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1982.

138. Альтман, А. Б. Постоянные магниты: справочник / А. Б. Альтман - 2-е изд. - М: Энергия, 1980.-488 с.

139. Михеев, Г. М. Нелинейное рассеяние света в суспензии углеродных нанотрубок / Г. М. Михеев, Т. Н. Могилева, А. В. Окотруб, Д. Л. Булатов, В. В. Ванюков // Квантовая электроника. - 2010. - Т. 40. - С. 45-50.

140. Dean, J. A. Lange's handbook of chemistry / J. A. Dean. - 15th ed. - New York: McGRAW-HILL, INC, 1999. - P. 7.71-7.88.

141. Say, J. M. Luminescent nanodiamonds for biomedical applications / J. M. Say, C. van Vreden, D. Reilly, L. J. Brown, J. R. Rabeau, N. J. C. King. // Biophys. Rev. - 2011. - Vol. 3. - № 4. - P. 171-184.

142. Chung, P.-H. The particle size-dependent photoluminescence of nanodiamonds / P.-H. Chung, E. Perevedentseva, C.-L. Cheng // Surf. Sci. - 2007. - Vol. 601. - № 18. - P. 3866-3870.

143. Shalaginov, M. Y. Characterization of nanodiamonds for metamaterial applications / M. Y. Shalaginov, G. V. Naik, S. Ishii, M. N. Slipchenko, A. Boltasseva, J. X. Cheng,

A. N. Smolyaninov, E. Kochman, V. M. Shalaev // Appl. Phys.

B.-2011.-Vol. 105.-№2.-P. 191-195.

144. Dubois, M. Solid-State NMR Study of Nanodiamonds Produced by the Detonation Technique / M. Dubois, K. Guerin, E. Petit, N. Bâtisse, A. Hamwi, N. Komatsu, J. Giraudet, P. Pirotte, F. Masin // J. Phys. Chem.

C. - 2009. - Vol. 113. - № 24. - P. 10371-10378.

145. Mochalin, V. Contribution of functional groups to the Raman spectrim of nanodiamond powders / V. Mochalin, S. Osswald, Y. Gogotsi// Chem. Mater. - 2009. - Vol. 21. - № 2. - P. 273-279.

146. Vlasov 1.1. Nitrogen and luminescent nitrogen-vacancy defects in detonation nanodiamond / 1.1. Vlasov, O. Shenderova, S. Turner, О. I. Lebedev, A. A. Basov, I. Sildos, M. Rahn, A. A. Shiryaev, G. F. Tendeloo // Small. - 2010. - Vol. 6. - № 5. - P. 687-694.

147. Zou, Q. Analysis of the nanodiamond particle fabricated by detonation / Q. Zou, M. Z. Wang, Y. G. Li // J. Exp. Nanosci. - 2010. - Vol. 5. - № 4. - P. 319-328.

148. Zolotukhin, A. A. Morphology and Raman Spectra Peculiarities of Chemical Vapor Deposition Diamond Films / A. A. Zolotukhin, R. R. Ismagilov, M. A. Dolganov, A. N. Obraztsov // J. Nanoelectron. Optoelectron. - 2012. - Vol. 7. - № 1. - P. 22-28.

149. Кулюк, JI. JI. Исследование параметрических процессов при вынужденном комбинационном рассеянии света / JI. JI. Кулюк. -М: МГУ им. М.В.Ломоносова, 1975. - 70 с.

150. Rabeau, J. R. Single nitrogen vacancy centers in chemical vapor deposited diamond nanocrystals / J. R. Rabeau, A. Stacey, A. Rabeau, S. Prawer, F. Jelezko, I. Mirza, J. Wrachtrup // Nano Lett. - 2007. - Vol. 7. - № 11. - P. 3433-3437.

VI5 8j >

151. Doherty, M. W. The nitrogen-vacancy coloilr centre in diamond / M. W. Doherty, N. B. Manson, P. Delaney, F. Jelezko, J. Wrachtrup, L. C. L. Hollenberg // Phys. Rep. - 2013. - Vol. 528. № 1. - P. 1^5.

152. Алексенский, A. E. Оптические свойства гидрозолей детонационных наноалмазов / А. Е. Алексенский, А. Я. Вуль, С. В. Коняхин, К. В. Рейх, Л. В. Шаронова, Е. Д. Эйдельман // Физика твердого тела. - 2012. - Т. 54. - № 3. - Р. 541-548.

153. Коронкевич, В. П. Лазерная термохимическая технология синтеза дифракционных оптических элементов на плёнках хрома / В. П. Коронкевич, А. Г. Полещук, Е. Г. Чурин, Ю. И. Юрлов // Квантовая электроника. - 1985. - Т. 12. - Р. 755.

154. Вейко, В. П. Лазерная термохимическая технология микроструктурирования плёнок хрома / В. П. Вейко, Т. В. Беженар, В. А. Чуйко, Г. Д. Шандыбина, М. В. Ярчук // Известия ВУЗов. Приборостроение. - 2011. - Т. 54, № 1. С. 89.