Особенности адсорбции легких атомов и простых молекул на поверхности углеродных нанотрубок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.17, кандидат наук Шамина, Елена Николаевна

• Шамина, Елена Николаевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Шамина, Елена Николаевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Структура, свойства, методы исследования и применение углеродных нантрубок

1.1 Структура углеродных нанотрубок

1.2 Электронное строение углеродных нанотрубок

1.3 Адсорбционные свойства углеродных нанотрубок

1.4 Хиральный адсорбционный эффект

1.5 Химические и биологические сенсоры на основе углеродных нанотрубок

1.6 Кластерные модели твердого тела

1.7 Полуэмпирические методы расчета электронного строения молекул и

твердых тел

ГЛАВА 2 Хиральный эффект адсорбции одновалентных и двухвалентных атомов на поверхности углеродных нанотрубок

2.1 Выбор модели углеродных нанотрубок

2.2 Влияние адсорбции атомов на электронное строение ахиральных углеродных нанотрубок

2.3 Влияние адсорбции атомов на электронное строение хиральных углеродных нанотрубок

2.4 Хиральный эффект атомарной адсорбции

2.5 Выводы

ГЛАВА 3 Хиральный эффект диссоциативной адсорбции простых молекул на поверхности углеродных нанотрубок

3.1 Выбор модели углеродной нанотрубки

3.2 Влияние адсорбции молекул на электронное строение ахиральных углеродных нанотрубок

3.3 Влияние адсорбции молекул на электронное строение хиральных углеродных нанотрубок

3.4 Хиральный эффект адсорбции

2

3.5 Выводы

ГЛАВА 4 Эффект адсорбции молекулы бензола на поверхности углеродных нанотрубок

4.1 Выбор модели углеродных нанотрубок

4.2 Влияние растворителя бензола на электронное строение углеродных нанотрубок

4.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности адсорбции легких атомов и простых молекул на поверхности углеродных нанотрубок»

ВВЕДЕНИЕ

В наши дни технологический прогресс достиг высокого уровня развития. Микрокомпоненты современной техники становятся всё менее актуальными, постепенно вытесняясь нанокомпонентами. Таким образом, возникла необходимость освоения нового уровня интеграции - наноуровня. И как следствие, появилась потребность в создании и исследовании новых перспективных материалов - наноструктурных материалов (НСМ) [1 - 3].

В соответствии с терминологией международного журнала «Наност-руктурные материалы» («NanoStructured Materials»), кристаллические вещества, содержащие структурные элементы, размеры которых хотя бы в одном измерении менее 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками относят к наноструктурным материалам. По геометрическим признакам НСМ классифицируются на: нульмерные атомные кластеры и частицы, одномерные трубчатые структуры, двумерные мультислои, покрытия и ламинарные структуры и трехмерные объемные нанокристаллические и нанофазные материалы. [1-3]

Среди упомянутых типов наноструктурных материалов отдельное место занимают новые формы существования углерода - нанотрубки (УНТ). Следует отметить, что еще в 1952 г. отечественные ученые [4], а позднее в 1976 г. группа Эндо [5] наблюдали эти углеродные структуры в электронный микроскоп. Хотя открытию УНТ уже более пятидесяти лет, их интенсивные исследования начались только в последнее десятилетие прошлого века. Реальная структура УНТ была открыта и исследована в 1991 г. японским физиком Иджимой (Iijima) [6, 7] в углеродных наростах (депозитах) на катоде при получении фуллеренов в электрической дуге. Для изучения их геометрической структуры и физико-химических свойств используют современные экспериментальные и теоретические методы исследования (различные виды

микроскопии, квантово-химические методы расчета и др).

Малые размеры и уникальная структура определяют необычные физико-химические свойства углеродных нанотрубок. Так, в зависимости от геометрии УНТ может обладать свойствами либо металлического проводника, либо полупроводника с различной шириной запрещенной зоны и концентрацией носителей. Многие экспериментальные и теоретические исследования после открытия нанотубулярных структур углерода были направлены на получение связи между физическими свойствами и геометрической структурой трубок. Серьезный фундаментальный интерес представляет исследование таких свойств УНТ как электронная структура, электропроводность, химическая активность, механические и сорбционные характеристики. [8-23]

Ввиду того, что УНТ является поверхностной структурой, вся ее масса заключена в поверхности ее слоев. Это определяет аномально высокую удельную поверхность нанотрубок, что в свою очередь задает особенности их сорбционных характеристик. Адсорбции атомов и молекул, на поверхности углеродных нанотрубок с момента их открытия посвящено большое число работ, и теоретических, и экспериментальных. Интерес к сорбционным свойствам УНТ обусловлен следующими важными причинами. Во-первых, материал, составленный из УНТ, благодаря свой структуре является привлекательным объектом для проведения гетерогенных электрохимических процессов. Во-вторых, это наличие в нанотрубке внутренней полости, поперечный размер которой обычно превышает размер молекулы. Указанное свойство нанотрубок открывает возможности заполнения нанотрубок газообразными, жидкими или твердыми веществами [14]. В-третьих, нанотрубки обладают необходимыми структурными и морфологическими особенностями, позволяющими эффективно использовать УНТ в качестве перспективной основы для создания сверхминиатюрных биохимических сенсоров, определяющих концентрации химических и биологических веществ [24-26]. Принцип их действия основан на изменении электронных характеристик нанотру-

бок (концентрация и подвижность носителей, ширина запрещенной зоны, проводимость и т.п.) при сорбции молекул определенного сорта.

Проблема исследования фундаментальных свойств углеродных нанот-рубок влечет за собой проблему практического применения. Обладая хорошей электропроводностью, высокими эмиссионными характеристиками, химической стабильностью (при существующей пористости) и способностью присоединять к себе различные химические радикалы [20], углеродные на-нотрубки могут эффективно использоваться в таких областях, как химическая технология, электроника, наноэлектроника, измерительная техника и др.

Несмотря на двухдесятилетнюю историю исследования, остается ряд вопросов исследования адсорбционных свойств УНТ, которые до конца не изучены. К ним относится, например, хиральный адсорбционный эффект, предсказанный теоретически в 2004 г. в работах Лебедева Н.Г. и косвенно подтвержденный экспериментально в 2005 г.

Прогресс технологий, связанных с углеродными нанотрубками, способствует созданию новых физических объектов, физико-химические свойства которых представляют как научный, так и прикладной интерес. Наност-руктурные материалы (в частности, УНТ) содержат сравнительно небольшое число атомов, и это делает их подходящими объектами для компьютерных вычислительных экспериментов, которые занимаются моделированием структуры и расчетом физико-химических характеристик изучаемых веществ [27, 28]. А экспериментальные методы исследования требуют применения последовательных теоретических подходов и эффективных моделей. Кванто-во-химические расчеты [29] электронной структуры наночастиц имеют и самостоятельную ценность, так как могут обеспечить более полную информацию об особенностях электронного строения вещества, а также предсказать его возможные свойства и сферы применения.

Интенсивный прогресс в теоретическом моделировании оказался возможным благодаря становлению и развитию методов современной квантовой

химии твердого тела, использующей методы теоретической физики и квантовой химии молекул [29].

Основной целью диссертационной работы является исследование электронной структуры, энергетических характеристик углеродных нанотру-бок с адсорбированными на их поверхности одновалентными и двухвалентными атомами, простыми и органическими молекулами в рамках моделей молекулярного кластера с использованием полуэмпирических квантово-химических расчетных схем МЖЮ, РМЗ и ЯМ1, а также предсказание на основе выполненных теоретических исследований новых, полезных с точки зрения практических приложений, физико-химических свойств изучаемых нанообъектов.

Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих основных задач:

1) построение кластерных моделей ахиральных и хиральных углеродных на-нотрубок для исследования их электронного строения;

2) квантово-химический расчет электронного строения и геометрической структуры ахиральных и хиральных углеродных нанотрубок;

3) изучение влияния адсорбции легких атомов (водорода, кислорода, фтора), простых молекул (водорода, кислорода, фтора) и органических молекул (бензол) на электронное строение ахиральных и хиральных углеродных нанотрубок;

4) изучение хирального эффекта адсорбции атомов и простых молекул на поверхности хиральных углеродных нанотрубок. Выявление зависимости электронно-энергетических характеристик образовавшихся адсорбционных комплексов от геометрической структуры нанотрубок - диаметра и хирального угла.

Научная новизна проведенного исследования состоит в том, что в ходе проделанной работы впервые были получены следующие результаты: 1) изучена зависимость адсорбционных свойств последовательного ряда одно-

слойных ахиральных УНТ (п, п)-типа (п = 3, 4, 5, 6, 7) и хиральных УНТ (п, ш)-типа (п = 5, 6, 7; ш = 2,..., 6);

2) предсказан хиральный эффект адсорбции одновалентных и двухвалентных атомов на поверхности однослойных хиральных УНТ (п, т) (п = 5, 6, 7; т = 2,..., 6);

3) спрогнозирован хиральный эффект диссоциативной адсорбции двухатомных молекул на поверхности однослойных хиральных УНТ (п, ш) (п = 5, 6, 7; ш = 2,6);

4) исследовано влияние спинового состояния атома и молекулы кислорода на адсорбционные свойства однослойных УНТ.

Теоретическая и научная ценность диссертационной работы состоит в том, что в ней изучены электронные и энергетические характеристики перспективных материалов углеродных нанотрубок, интересные как с точки зрения фундаментальных исследований, так и с точки зрения практического применения. Установлены закономерности хирального адсорбционного эффекта фторирования, гидрогенизации и оксидирования УНТ.

Полученные результаты открывают новые перспективы и направления практического использования УНТ, в частности, для повышения эффективности сенсорных устройств на базе нанотрубок.

Достоверность основных положений и выводов диссертации обеспечивается тщательной обоснованностью построенных моделей, использованием апробированных полуэмпирических методов квантовой химии, качественным соответствием полученных результатов с экспериментальными и литературными данными, полученными неэмпирическими методами.

Методы исследований. При проведении диссертационных исследований использовались полуэмпирические методы квантовой химии М№Ю, РМЗ и ЯМ1 для расчета геометрических и электронных характеристик изучаемых структур.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Модель молекулярного кластера адекватно описывает электронное строение углеродных нанотрубок с адсорбированными на их поверхности легкими атомами и простыми молекулами.

2. Общие закономерности процессов атомарной и молекулярной гидрогенизации, фторирования и оксидирования углеродных нанотрубок различных диаметров и хиральности приводят к изменению их физико-химических свойств.

3. Осциллирующая зависимость энергий химической связи процессов адсорбции атомарного и молекулярного водорода, фтора и кислорода на поверхности хиральных углеродных нанотрубок от их диаметра и хирально-го угла - хиральный адсорбционный эффект.

4. Увеличение энергии адсорбции с увеличением мультиплетности системы определяется наличием обменного взаимодействия неспаренных спинов.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 122 наименований, содержит 144 страниц текста, включая 38 рисунков и 16 таблиц.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи исследования и положения, выносимые на защиту, обоснованы научная и практическая ценность результатов исследования, а также их достоверность, кратко изложено содержание диссертации.

Первая глава содержит обзор научных публикаций, посвященных исследованию структуры и свойств углеродных нанотрубок, представлена их структурная классификация. Описаны основные модели, используемые для описания их свойств, методы исследования, как теоретические, так и экспериментальные. Уделено внимание обзору исследований адсорбционных свойств, а также описаны пути возможного применения углеродных нанотрубок.

Во второй главе содержатся результаты исследования углеродных нанотрубок различных диаметров и хиральности с адсорбированными на их

поверхности одновалентными атомами (фтора, водорода) и двухвалентным атомом кислорода. Представлены общие закономерности атомарной адсорбции углеродных нанотрубок. Описан хиральный адсорбционный эффект, заключающийся в осциллирующей зависимости энергий химической связи от диаметра нанотрубок.

В третьей главе рассматриваются механизмы адсорбции простых молекул атомов (Н2, ¥2, Ог) на поверхности углеродной нанотрубки. Представлены общие закономерности молекулярной адсорбции углеродных нанотрубок. Изучено электронное строение УНТ с адсорбированной молекулой. Описан хиральный эффект диссоциативной адсорбции.

В четвертой главе представлены результаты исследования адсорбции молекулы бензола на поверхности углеродной нанотрубки. Изучено электронное строение адсорбционного комплекса с молекулой бензола, с учетом различной ориентации молекулы относительно поверхности УНТ. Представлены общие закономерности адсорбции растворителя бензола.

В заключении перечислены наиболее важные результаты и выводы диссертационной работы.

Основные материалы диссертации опубликованы в 22 научных работах, из них 3 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК, 3 статьи в материалах конференций и журнале «Вестник ВолГУ», остальные публикации - тезисы докладов на международных и всероссийских конференциях.

Результаты, полученные в диссертации, докладывались на конференциях различного уровня, в том числе на Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой оп-то- и наноэлектронике» (г. С.-Петербург, 2002, 2009 гг.); Всероссийской конференции «Химия твердого тела и функциональные материалы» (г. Екатеринбург, 2008 г.), 1-ой международной казахстанско-российско-японской научной конференции и VI российско-японском семинаре «Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и

наноматериалов» (г. Усть-Каменогорск, 2008 г.), Всероссийском симпозиуме «Современная химическая физика» (г. Туапсе, 2009, 2010, 2012 гг.), Всероссийской научно-технической конференции «Нанотехнологии и наноматериа-лы: современное состояние и перспективы развития в условиях волгоградской области» (г. Волгоград, 2009 г.), Международных конференциях «Fullerenes and Atomic clusters» (г. С.-Петербург, 2009, 2011 гг.), «Functional Materials » (Украина, г. Партенит, 2009, 2011 гг.) а также на конференциях и научных семинарах ВолГУ.

Содержание диссертации отражает личный вклад автора в опубликованные работы. Постановка задач и выбор направления и методов исследований осуществлялась автором совместно с научным руководителем. Автор принимал активное участие в построении геометрических моделей углеродных нанотрубок. Основная часть теоретических расчетов выполнена непосредственно автором, а анализ и интерпретация результатов расчетов проведен совместно с научным руководителем.

Диссертационное исследование выполнено в рамках грантов Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 07-03-96604, 08-0200663, 13-03-97108), а также в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы (проект № НК - 16(3)).

и

ГЛАВА 1

СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

Глава содержит обзор публикаций, посвященных изучению структуры и свойств углеродных нанотрубок по работам [10 - 23]. Представлена их структурная классификация, и описано их электронное строение. Уделено внимание обзору исследований адсорбционных свойств нанотрубок и природе хирального адсорбционного эффекта. Также описаны пути возможного применения углеродных нанотрубок. В завершающей части главы описаны модели и методы, используемые для расчета геометрической и электронной структуры углеродных нанотрубок.

1.1 Структура углеродных нанотрубок

Вторая половина XX века ознаменовалась открытием новых модификаций углерода, представляющих собой замкнутые структуры, поверхность которых выполнена шестиугольниками и пятиугольниками с атомами углерода в вершинах. Наиболее интересными разновидностями этих новых углеродных структур являются фуллерены и нанотрубки.

Нанотрубки или тубулены, от английского "tube" - труба [30, 31] — это протяженные цилиндрические структуры, диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров, поверхность которых выполнена правильными шестичленными углеродными циклами (гексагонами).

Нанотрубки могут быть однослойными (ОНТ) и многослойными (МНТ), а также могут быть как открытыми с концов (в рамках расчетных моделей эти формы представляют как бесконечно протяженные идеальные цилиндры), так и замкнутые, когда цилиндры конечной длины содержат на обеих концах "шапки" - концевые структуры различной топологии, замы-

кающие нанотрубку [11 - 19, 32 ].

Геометрическую структуру тубулеиов описывают в терминах бесконечных цилиндрических поверхностей, на которых расположены атомы углерода. Они, в свою очередь, связанны в единую сеть с гексагональными ячейками - sp -сетку - аналогично монослою графита. Рассматриваются два вида таких нанотруб: хиральный и ахиральный (рис 1.1.1). Хиральные тубу-лены имеют винтовую симметрию, ахиральные - цилиндрическую и разделяются на два типа. В первом из них два ребра каждого гексагона параллельны оси цилиндра (так называемая "zig - zag" - "зигзагообразные" трубки), во втором - два ребра каждого гексагона перпендикулярны оси цилиндра ("armchair" - "зубчатые" трубки) [9].

Атомную модель ОНТ представляют в виде бесшовного цилиндра, полученного свертыванием плоского графенового слоя. Полученный цилиндр характеризуется диаметром и типом геликоидальное атомного упорядочения гексагонов (хиральностью). Элементарная ячейка графенового слоя включает 2 атома углерода, каждый из которых при сдвиге на вектора трансляций образует подрешетку из эквивалентных ему атомов. Аналогично этому для построения элементарных ячеек НТ выбирают базисные вектора а\ и а2 гексагональной решетки (рис. 1.1.2). Таким образом пространственное расположение атомов в однослойной углеродной нанотрубке удобно описывается в терминах векторов Сь и Т [9].

Вектор хиральности

Ch = n«i+m«2, (1-1-1)

связывает два кристаллографически эквивалентных состояния О и А на двумерной (2D) графеновой плоскости, в которых расположены атомы углерода (рис. 1.1.2). Одномерный вектор трансляции Т определяется пересечением вектора ОВ, являющегося нормальным к Ch, с первым узлом решетки. Хиральный угол 0 задает положение гексагонов относительно оси трубки. На рис. 1.1.2 показан хиральный угол О нанотрубки типа «zig-zag» (0 = 0°) и

единичные векторы а\ и а2 гексагональной решетки. Нанотрубке «arm-chair» соответствует угол 0 = 30°. Совокупность возможных хиральных векторов может быть задан уравнением (1.1.1). Различия в диаметрах тубулена d и хиральных углах 0 являются причиной различий в свойствах углеродных на-нотруб.

Рисунок 1.1.1 - Геометрические модели замкнутых однослойных углеродных нанотрубок: a) «arm-chair» типа, b) «zig-zag» типа, с) хиральная трубка с винтовой симметрией.

Рисунок 1.1.2 - Основные параметры решетки нанотрубок: OA = Ch = n«i+m«2 - хиральный вектор, определенный единичными векторами а] и а2; О - хиральный угол; OB = Т - вектор решетки одномерной элементарной ячейки; - угол вращения; х - вектор трансляции, задающий операцию симметрии СР|т) [6].

Существует также и другой способ обозначения типов нанотрубок. Каждая пара символов (n, т) из уравнения (1.1.1) определяет различный способ скручивания графеновой поверхности в углеродную нанотрубку. Фактически эти два числа указывают координаты шестиугольника графитовой плоскости, который в результате сворачивания плоскости должен совпасть с шестиугольником, находящимся в начале координат. В символике (n, т), используемой для точного определения хирального вектора Ch в формуле (1.1.1), данное обозначение относится к нанотрубкам, обладающим хираль-ной симметрией. Существуют направления сворачивания графитового слоя, для которых не происходит искажения углеродных гексагонов, им соответствуют ахиральные трубки. Так (п, 0), обозначает «zig-zag» тубулены, а (п, п) -

«arm-chair» УНТ, причем, чем больше величина п, тем больше диаметр. Как (п, 0), так и (п, п) трубки обладают исключительно высокой симметрией, и плоскость зеркальной симметрии перпендикулярна оси трубки. Все (n, т) УНТ с хиральным углом, заключенным в диапазоне 0° <0 <30°, образуют семейство хиральных нанотрубок. Некоторые геометрические параметры УНТ представлены в таблице 1.1.1, согласно которой можно определить характеристики отдельных трубок.

Более сложной является геометрия многослойных углеродных нанотрубок, обладающих более широким разнообразием форм и конфигураций [18]. Разнообразие структур проявляется как в продольном, так и в поперечном направлении. Простейшей моделью является совокупность коаксиальных вложенных друг в друга УНТ, (структура типа "русская матрешка"), сохраняющих идеальную цилиндрическую форму и расположенных друг от друга на расстоянии. Другая разновидность этой структуры представляет собой совокупность вложенных друг в друга коаксиальных призм. Последняя из существующих структур напоминает свиток. Для всех приведенных структур характерно значение расстояния между соседними графитовыми слоями, близкое к величине 0,34 нм, присущей расстоянию между соседними плоскостями кристаллического графита. Реализация той или иной структуры в конкретной экспериментальной ситуации зависит от условий синтеза нанотрубок.

По мере увеличения числа слоев все в большей степени проявляются отклонения от идеальной цилиндрической формы. В некоторых случаях внешняя оболочка приобретает форму многогранника. Иногда поверхностный слой представляет собой структуру с неупорядоченным расположением атомов углерода. В других случаях на идеальной гексагональной сетке внешнего слоя нанотрубки образуются дефекты в виде пятиугольников и семиугольников, приводящие к нарушению цилиндрической формы [33]. Наличие пятиугольника вызывает выпуклый, а семиугольника - вогнутый изгиб ци-

линдрической поверхности нанотрубки. Подобные дефекты и ведут к появлению изогнутых и спиралевидных нанотрубок.

Необходимо отметить, что структура УНТ, полученных в ходе эксперимента, во многом отличается от идеализированного описания, приведенного выше. В экспериментах получаются пучки (клубки) УНТ с широким диапазоном диаметров и различными формами замыкающих нанотрубки вершин.

Параметр Название Значение

ас Длина С-С связи 1.421 Á

а Модуль единичного вектора л/3ас = 2.46 Á

«1, «2 Единичные вектора Гл/з Г \ a, / a

Ьь Ь2 Вектора обратной решетки Í1 О vVT J 2n a í1 -0 \л/з' J 2n a

С„ Хиральный вектор Ch = nai +ma2

d Диаметр , L л/n2 + m2 + nm d = — =-a Л 71

L Периметр поперечного сечения L = ал/п2 + m2 + nm

0 Хиральный угол . Q л/Зш sin 0 = —-- 2л/п2 +m2 + nm 2n + m _ „л0 cos6= n-=1^=' 0<lel<30 2л/п + m +nm . Q л/Зш tge = 2n + m

Т Вектор трансляции единичной ячейки НТ 2m + n 2n + m t = • t = dR dR íq, если n-m не кратно 3q dR =< (3q, если n = m кратно 3q (dR - наибольший общий делитель n и ra, t1? t2, q - целые числа)

т Модуль вектора трансляции T УЗЬ dR

N Число гексагонов С6 в ячейке НТ 2(n2 + m2 + nm) dR

1.2 Электронное строение углеродных нанотрубок

В настоящее время, подавляющее большинство расчетов электронной структуры углеродных нанотрубок выполняются для однослойных УНТ [6, 11 - 19]. Ограничение в радиальном направлении определено толщиной монослоя нанотрубки. Для расчетов одномерных электронных энергетических зон однослойных нанотрубок используется большое число методов. Однако все они относятся к двумерной графеновой поверхности, формирующей на-нотрубку.

При определении зонной структуры графита предполагается, что графеновые плоскости бесконечны в двух направлениях, и для них вводятся искусственные граничные условия на макроскопическом масштабе. Нанотрубки представляют собой структуру, макроскопически вытянутую вдоль волоконной оси, но с окружностью атомных размеров. Поэтому число разрешенных электронных состояний по окружности будет весьма ограниченным, тогда как в направлении оси оно будет велико. Элементарные ячейки в реальном и обратном пространстве, которые использовались большинством авторов для расчетов энергетических зон «arm-chair» и «zigzag» нанотрубок, показаны на рис. 1.2.1.

Качественная структура энергетических зон УНТ была получена, исходя из простейшей расчетной процедуры - метода Хюккеля [29], в котором предполагается использование резонансных параметров у0 только для атомов ближайших соседей. Во многих работах двумерные энергетические дисперсионные соотношения для одного графенового слоя были применены для одномерной зоны Бриллюэна УНТ. Зонное построение можно начать с .простейшей формы двумерного дисперсионного соотношения, которое в Хюккелевском подходе имеет вид [6]:

Es,n(kx>ky) = ±Yoll + 4cos

cos

v 2 у

0 kva + 4cos (—) 2

1/2

(1.2.1),

2

где Уд- интеграл перескока электрона между ближайшими узлами, а=2.46 А -

постоянная решетки в графеновой плоскости.

Набор одномерных энергетических дисперсионных соотношений для углеродных нанотрубок получается из уравнения (1.2.1) с учетом малого числа разрешенных волновых векторов, соответствующих трансляционной симметрии относительно движения вдоль окружности.

Соответствующие периодические граничные условия, использованные для получения собственных значений энергии «arm-chair» (Nx, Nx) УНТ, определяют число разрешенных волновых векторов kx q в направлении окружности:

Nx 73akx q = q2rc , q=l,...,Nx (1.2.2)

Как видно из (1.2.1), для графита валентная зона и зона проводимости вырождены в точке К зоны Бриллюэна (рис. 1.2.1а). Поэтому нанот-рубы с набором волновых векторов, включающих точку К, должны быть металлическими. Для (п, п) труб ориентация зоны Бриллюэна (рис. 1.2.2а) такова, что всегда будет существовать один набор разрешенных векторов, проходящих через К точку. Поэтому все (п ,п) трубы являются металлическими. Это остается справедливым даже в случае небольшого отклонения волнового вектора, соответствующего энергии Ферми, от идеальной точки К в результате влияния кривизны трубки. Энергетическое дисперсионное соотношение для НТ «arm-chair» типа получается при подстановке разрешенных значений кх (1.2.2) в уравнение (1.2.1):

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шамина, Елена Николаевна, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Гусев, А.И. Нанокристаллические материалы / А.И. Гусев, А.А. Ремпель. - М.: Физматлит, 2000. - 224 с.

2. Валиев, Р.З. Наноструктуриые материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р.З. Валиев, И.В. Александров. - М.:Логос, 2000. -272 с.

3. Андриевский, Р.А. Наноструктуриые материалы / Р.А. Андриевский, Р.А Рагуля.-М.: Академия, 2005. - 192 с.

4. Радушкевич, Л.В. О структуре углерода, образующегося при термическом разложении окиси углерода на железном контакте / Л.В. Радушкевич, В.М. Лукинович // Журнал физической химии. - 1952. - Т. 26. - С. 88.

5. Endo, М. Structural improvement of carbon fibers prepared from benzene / M. Endo, T. Koyama, Y. Hishiyama // Jpn. J. Appl. Phys. - 1976. - Vol.15. -P. 2073 - 2076.

6. Iijima, S. Helical microtubules of graphite carbon / S. Iijima // Nature. -1991,-Vol.354. -P. 56-58.

7. Iijima, S. Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter / S. Iijima, T. Ichihashi // Nature. - 1993. - Vol. 363. - P. 603 - 605.

8. Hamada, N. New one-dimensional conductors: graphitic microtubules / N. Hamada, A. Sawada, A. Oshiyama // Phys. Rev. Lett - 1992. - Vol. 68. - P. 1579 - 1581.

9. Saito, R. Electronic structure of chiral graphene tubules/ R. Saito, M. Fujita, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus // Appl. Phys. Lett. - 1992. - V.60. -P.2204 -2206.

10. Saito, R. Physical properties of carbon nanotubes / R .Saito, M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus.-London: Imperial College Press, 1999. - 251 p.

11. Dresselhaus, M.S. Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes / M.S.

Dresselhaus, G. Dresselhaus , P.C. Eklund. - N.Y. etc.: Acad. Press, 1996. -965 p.

12. Елецкий, A.B. Фуллерены и структуры углерода/ A.B. Елецкий, Б.М. Смирнов // УФН. - 1995 .- Т. 165(9), - С. 977 - 1009.

13. Елецкий, A.B. Углеродные нанотрубки / A.B. Елецкий // УФН. - 1997. -Т. 167(9). -С. 945-972.

14. Елецкий, A.B. Эндоэдральные структуры / A.B. Елецкий // УФН. - 2000. -Т. 170(2). - С. 113-142.

15. Ивановский, A.JT. Квантовая химия в материаловедении. Нанотубуляр-ные формы вещества /А.Л. Ивановский. - Екатеринбург: УрОРАН, 1999. - 172 с.

16. Лозовик, Ю.Е. Образование и рост углеродных наноструктур - фуллере-нов, наночастиц, нанотрубок и конусов/ Ю.Е. Лозовик, A.M. Попов// УФН. - 1997. - Т. 167(7). - С.751 - 754.

17. Елецкий, A.B. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства / A.B. Елецкий // УФН. - 2002. - Т. 172(4). - С. 401 - 438.

18. Елецкий A.B. Сорбционные свойства углеродных наноструктур / A.B. Елецкий//УФН. - 2004. - Т. 174(11). - С. 1191 - 1231.

19. Харрис, П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века / П. Харрис. - М.: Техносфера, 2003. - 336 с.

20. Раков, Э.Г. Химия и применение углеродных нанотрубок / Э.Г. Раков // Успехи химии. - 2001. - Т. 70(№ 10). - С. 934 - 973.

21. Дьячков, П.Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения / П.Н. Дъячков. - М: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2006. - 293 с.

22. Раков, Э.Г. Нанотрубки и фуллерены / Э.Г. Раков - М: Университетская книга, Логос, 2006. - 376 с.

23. Дьячков, П.Н. Электронные свойства и применение нанотрубок / П.Н. Дъячков.- М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2010. - 488 с.

24. Будников, Г.К. Что такое химические сенсоры / Г.К. Будников // СОЖ. -

1998. - №3. - С.72 - 76.

25. Каттралл, Роберт В. Химические сенсоры / Роберт В. Каттралл.- М.: Научный мир, 2000. - 144 с.

26. Эггинс, Б. Химические и биологические сенсоры / Б. Эггинс. — М.: Техносфера, 2005. - 336 с .

27. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований. / Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильяме, П. Аливисатос. М: Мир, 2002. - 296 с.

28. Пул, Ч. Нанотехнологии / Ч. Пул, Ф. Оуэне - М:Техносфера, 2004. - 328 с.

29. Степанов, Н.Ф. Квантовая механика и квантовая химия / Н.Ф. Степанов. -М.: Мир, 2001.-519 с.

30. Kroto, H.W. С60: Buckminsterfullerene / H.W. Kroto, J.R. Heath, S.C. O'Brien, R.F. Curl, R.E. Smalley// Nature. - 1985. - Vol.318. - P.162 - 163.

31. Eabesen, T.W. Carbon nanotubes / T.W. Eabesen // Phisics Today. - 1996. -P. 26-32.

32. Reich, S. Carbon nanotubes. Basic concepts and physical properties / S. Reich, C. Thomsen, J.Maultzsch.-Berlin: P Wiley-VCH Verlag, 2003.- 218 P-

33. Ajayan, P.M. Surface reconstructions and dimensional changes in singlewalled NT / P.M. Ajayan, V. Ravikumar, J.C. Charlier // Phys. Rev. Lett.-1998.-Vol.81.-P. 1437-1440.

34. Bernaerts, D. et al. in Physics and Chemistry of Fullerenes and Derivatives (Eds H Kuzmany et al.) Singapore: World Scientific, 1995.-P. 551

35. Planeix, J.M. Application of Carbon Nanotubes as Supports in Heterogeneous Catalys/J.M. Planeix, N. Coustel, B. Cog, V. Brotons, P.S. Kumbhar, R. Putaetre, P.Geneste, P. Bernier, P.M. Ajayjan// J.Amer.Chem. Soc. - 1994.-Vol.116. - P.7935 - 7936.

36. Hiura, H. Opening and purification of carbon nanotubes in high yields/ H.

Hiura, T.W. Ebbesen, К. Tonigaki // Adv.Materials. - 1995. - Vol.7(3). - P. 275 - 276.

37. Киселев, A.A. Квантовая химия точечных дефектов в твердых телах / A.A. Киселев, В.А. Тележкин // Журн. структ. химии. - 1983. — Т.24(4). -С.118 —124.

38. Tsang, S.C. Thinning and opening of carbon nanotubes by oxidation using carbon dioxide / S.C. Tsang, P. Harris, M.L Green.// Nature. - 1993. -Vol.372.-P.520-522.

39. Cahill, P.A. Theoretical studies of derivatized buckyballs and buckytubes/ P.A. Cahill, C.M. Rohling // Tetrahedron. - 1996. - Vol.52(14). - P. 5247 -5256.

40. Запороцкова, И.В. Адсорбция атомов H, О, С, Cl на поверхности однослойных углеродных тубуленов / И.В. Запороцкова, А.О. Литинский, Л.А. Чернозатонский // Вестник ВолГУ. Серия: Физика. Математика. -1997.-вып. 2.-С. 96-99.

41. Запороцкова, И.В. Особенности сорбции легких атомов на поверхности однослойного углеродного тубелена / И.В. Запороцкова, А.О. Литинский, Л.А. Чернозатонский // Письма в ЖЭТФ. - 1997. - Т. 66(12). - С. 799 - 804.

42. Zaporotskova, I.V. Hydrides of single-walled carbon nanotubes / I.V. Zaporotskova, N.G. Lebedev, L.A. Chernozatonskii, A.O.Litinskii // Aerosols. - 1998. - V. 4. № 5.- P. 150.

43. Chernozatonsky, L.A. Carbon single-walled nanotubes as adsorbents of light (H, О, C, CI) and metal (Li, Na) atoms / L.A. Chernozatonsky, N.G Lebedev, I.V. Zaporotskova, A.O. Litinskii, E.G. Gal'pern, I.V. Stankevich, A.L. Chistyakov // Proceeding of Adsorption Science and Technology. Brisbane Australia, 14-18 May 2000. P. 125 - 129.

44. Zaporotskova, I.V. Single and regular hydrogénation and oxidation of carbon nanotubes: MNDO calculations / I.V. Zaporotskova, N.G. Lebedev, L.A.

Chernozatonskii // Int. Journ. Quant. Chem. - 2004. - Vol. 96. № 2. -P. 149 -154.

45. Takai, K. Fluorine-introduced sp3-carbon sites in a nano-sized тг-electron system and their effects on the electronic properties / K. Takai, H. Sato and et.al. // J. Molecular Crystal and Liquid Crystal. - 1999. - P. 154.

46. N. Kobayashi, N. Gas adsorption effects on structural and electrical properties of activated carbon fibers / N. Kobayashi, T. Enoki // Journal of chemical phisics-1998- Vol. 109(5).-P. 1983-1990.

47. Okotrub, V.A. CKa-spectra and investigation of fullerene compounds / V.A. Okotrub, L.G. Bulusheva // J. Fullerene science and technology- 1998. -Vol. 6(3).- P. 405 - 432.

48. Lebedev, N.G. Fluorination of carbon nanotubes within molecular cluster method / N.G. Lebedev, I.V. Zaporotskova, L.A. Chernozatonskii // Microelectronics Engineering. - 2003. - V. 69. № 2- 4. - P. 511 - 518.

49. Lebedev, N.G. Fluorination of carbon nanotubes: quantum chemical investigation within MNDO approximation / N.G. Lebedev, I.V. Zaporotskova, L.A. Chernozatonskii // Int. Journ. Quant. Chem. - 2004. - V. 96. № 2. - P. 142 -148.

50. Томилин, О.Б. Призматические модификации одностенных углеродных нанотрубок и их электронные свойства:регулярная адсорбция атомов фтора на графеновых поверхностях нанотрубок / О.Б. Томилин, И.В. Станкевич, Е.Е. Мурюмин, С.А. Лесин, Н.П. Сыркина // ФТТ. - 2011. -Т.53(1) - С. 187- 193.

51. Томилин, О.Б. Антипризматические модификации одностенных углеродных нанотрубок и их электронные свойства. Регулярная адсорбция атомов фтора на графеновых поверхностях нанотрубок / О.Б. Томилин, Е.Е. Мурюмин, Е.В.Родионова // ФТТ. - 2013. - Т.55(11) - С. 2276-2282.

52. Hassanien, A. Selective etching of metallic single-wall carbon nanotubes with hydrogen plasma / A. Hassanien, M. Tokumoto, P.Umek, D.Vrbani , M.

Mozeti, D. Mihailovi, P. Venturini // Nanotechnology. - 2005. - Vol. 16. - P. 278 -281.

53. Стрихуляк, И.В. Исследование процессов гидрогенизации хиральных углеродных нанотрубок / И.В Стрихуляк,, Н.Г Лебедев // Сб. "Четвертая всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике. 3-6 дек. 2002 г. С.Петербург, С. 80.

54. Шамина, Е.Н. Исследование процессов фторирования хиральных углеродных нанотрубок / Е.Н. Шамина, Н.Г. Лебедев // Сборник тезисов "Четвертая всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике, 3-6 декабря 2002 г., г. С.-Петербург, С. 82.

55. Lebedev, N.G. Hiral effects of single wall carbon nanotube fluorination and hydrogénation / N.G.Lebedev, I.V. Zaporotskova, L.A. Chernozatonskii // Fullerenes, nanotubes and carbon nanostructures. - 2004. - V. 12(1). - P. 443 -448.

56. Lebedev, N.G. Hiral effects of single wall carbon nanotube fluorination and hydrogénation / N.G.Lebedev, I.V. Zaporotskova, L.A. Chernozatonskii // Int. Journ. Quant. Chem. - 2004. - V. 100. № 4. - P. 548 - 558.

57. Лебедев, Н.Г. Физико-химические свойства нанотубулярных систем в

кластерных моделях твердых тел: дисс.....д-ра физ.-мат. наук: 01.04.17 /

Лебедев Николай Геннадьевич.-Волгоград, 2006.-302с.

58. Granger, В.Е. Highly Extended Image States around Nanotubes/ B.E.Granger, P. Krai, H.R. Sadeghpour, M.Shapiro// Phys. Rev. Lett. - 2002. - Vol. 89. № 13.-P. 135506.

59. Гевко, П.Н. Влияние отжига на оптические спектры поглощения одно-стенных углеродных нанотрубок / П.Н. Гевко, А.В. Окотруб, Л.Г. Булу-шева // ФТТ. - 2006. - Т. 48. - С. 755 - 759.

60. Collins, P.G. Extreme Oxygen Sensitivity of Electronic Properties of Carbon

Nanotubes / P.G. Collins, K. Bradley, M. Ishigami, A. Zettl // Science. -2000.-Vol.287. - P. 1801 -1804.

61. Sumanasekera, G.U. Effect of Gas Adsorption and Collisions on Electrical Transport in Single-Walled Carbon Nanotubes / G.U. Sumanasekera, C.K.W. Adu, S. Fang, P.C. Eklund // Phys. Rev. Lett.. - 2000. - Vol. 85. - P. 1096.

62. Kong, J. Nanotube molecular wires as chemical sensors / J. Kong, N.R. Franklin, C. Zhou, M.G. Chapline, S. Peng, K. Cho, H. Dai // Science. -2000. - Vol. 287. - P. 622 - 625.

63. Варфоломеев, С.Д. Биосенсоры / С.Д. Варфоломеев // СОЖ.- 1997. -№1. - С.45 -49.

64. Егоров, А.А. Химические сенсоры: классификация, принципы работы, области применения / А.А. Егоров, М.А. Егоров, Ю.И. Царева // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. - 2008. - Т.6.- С. 16-21.

65. Davis, J.-J. Protein electrochemistry at carbon nanotube electrodes / J.-J. Davis, R.J. Coles, H.A.O. Hill // J. Electroanal. Chem .- 1997. - Vol. 440 (1-2). - P. 279-282.

66. Guo, Z. Immobilization and Visualization of DNA and Proteins on Carbon Nanotubes / Z. Guo, P.J. Sadler, S.C. Tsang // Adv. Mater. - 1998. - Vol.10. -P.701 -703.

67. Губанов, B.A. Квантовая химия твердого тела/В.А. Губанов, Э.З. Курма-ев, A.JI. Ивановский .- М.: Наука, 1984. -304 с.

68. Закис, Ю.Р. Модели процессов в широкощелевых твердых телах с дефектами / Ю.Р. Закис, JI.H. Канторович, Е.А. Котомин, В.Н. Кузовков, И.А. Тале, A.JI. Шлюгер - Рига: Зинатне, 1991. -382 с.

69. Dewar, M.J.S. Ground states of molecules. 38. The MNDO method. Approximations and Parameters. / M.J.S. Dewar, W Thiel // J. Amer. Chem. Soc. -1977. - V. 99. - P. 4899 -4 906.

70. Dewar, M.J.S. A semiempirical model for the two-center repulsion integrals in the NDDO approximation. / M.J.S. Dewar, W Thiel // Theoret. Chim. Acta.

- 1977.-V. 46.-P. 89- 104.

71. Stewart, J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods. I. Method / J.J.P. Stewart // Journal of Computational Chemistry. - 1989. - V. 10. №2.-P. 209-220.

72. Stewart, J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods. II. Applications / J.J.P. Stewart // Journal of Computational Chemistry. - 1989. - V. 10. №2.-P. 221 -264.

73. Rocha, G.B. RM1: A reparameterization of AMI for H, C, N, О, P, S, F, CI, Br, and I / G.B. Rocha, R.O Freire, A.M Simas, J.J.P. Stewart // Journal of Computational Chemistry. - 2006. -V. 27. № 10. - P. 1101 -1111.

74. Методы квантовой химии для исследования электронного строения молекул и кристаллов: учебное пособие в трех частях (часть 1).Метод Хар-три-Фока/ Н.Г. Лебедев. - Волгоград: Издательство ВолГУ, 2010.- 116 с.

75. Методы квантовой химии для исследования электронного строения молекул и кристаллов: учебное пособие в трех частях (часть 2) Кластерные модели твердых тел/ Н.Г. Лебедев, А.О. Литинский.- Волгоград: Издательство ВолГУ, 2010. -108 с.

76. Dewar, M.J.S. AMI: a new general purpose quantum mechanical molecular model / M.J.S. Dewar, E.G Zoebisch, E.F. Healy, J.J.P Stewart // J. Amer. Chem. Soc. - 1985. -V. 107. - P. 3902 - 3909.

77. Шамина, E.H. Квантово-химическое исследование хирального адсорбционного эффекта на поверхности углеродных нанотрубок / Е.Н. Шамина, Н.Г. Лебедев // Материалы I Международной Казахстанско-Российско- Японской научной конференции VI Российско-японского семинара "Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов, 24-25 июня 2008 г., Усть-Каменогорск, М.: Интерконтакт Наука. С. 435 - 440.

78. Шамина, Е.Н. Полуэмпирические исследования адсорбционного эффекта атомов и молекул на поверхности углеродных нанотрубок/ Е.Н. Ша-

мина, Н.Г. Лебедев // Сборник тезисов докладов XX симпозиума «Современная химическая физика», 15-26 сентября 2008 г., Туапсе, С. 105.

79. Шамина, E.H. Исследование хирального адсорбционного эффекта атомов и молекул на поверхности углеродных нанотрубок/ E.H. Шамина, Н.Г. Лебедев // Сборник тезисов докладов Всероссийской научной конференции «Химия твердого тела и функциональные материалы», 21 — 24 октября 2008 г., Екатеринбург, УрО РАН, ISBN 5-7691-1998-5, -С. 399.

80. Шамина, E.H. Зависимость адсорбционной способности углеродных нанотрубок по отношению к атомам и простым молекулам/ E.H. Шамина, Н.Г. Лебедев// Материалы Восьмой ежегодной международной молодежной конференции ИБХН РАН-ВУЗЫ «Биохимическая физика» 11-13 ноября 2008г., г. Москва, С.240 - 242.

81. Шамина, E.H. Исследование процесса адсорбции атомарных и молекулярных частиц на поверхности УНТ/ E.H. Шамина, Н.Г. Лебедев // Материалы 13-ой Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. 11-14 ноября 2008г., г. Волгоград, С. 70-74.

82. Шамина, E.H. Изменение физических свойств углеродных нанотрубок, обусловленное поверхностной адсорбцией атомов и простых молекул/ E.H. Шамина, Н.Г.Лебедев // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Серия: Физико-математические науки. - 2009. - №2 (77). - С. 99 - 104.

83. Shamina, E.N. The semi-empirical research of chiral absorption effect of atom-

ic and molecular particles on the carbon nanotubes surface/ E.N. Shamina,

tVi «

N.G. Lebedev // 9 Biennial International Workshop "Fullerenes and Atomic clusters". Abstracts, July 6- 10, 2009, St.-Petersburg, P. 64.

84. Шамина, E.H. Хиральный адсорбционный эффект атомов и простых молекул на поверхности углеродных нанотрубок / E.H. Шамина, Н.Г.Лебедев // Сборник тезисов докладов XXI симпозиума «Современная химическая физика», 25 сентября-6 октября 2009г., г. Туапсе, С.58.

85. Shamina, E.N. Research the chiral adsorption effect of atoms and molecules

on carbon nanotube surface/E.N. Shamina, N.G. Lebedev // Abstracts of International conference "Functional Materials" ICFM'2009. October 5-10, 2009. Partenit, Crimea, Ukraine, P. 416.

86. Шамина, E.H. Изменение физических свойств углеродных нанотрубок в результате диссоциативной адсорбции / E.H. Шамина, Н.Г.Лебедев // Сб. тезисов докладов 12-ой научной молодежной школы по твердотельной электронике «Физика и технология микро- и наносистем», 10-11 октября 2009 г., г. С.-Петербург,С. 77.

87. Шамина, E.H. Математическое моделирование изменения физических свойств углеродных нанотрубок в результате адсорбции/ E.H. Шамина, Н.Г.Лебедев // Сборник тезисов докладов " Юбилейной десятой всероссийской молодежной школы-семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества", 9-15 ноября 2009г., г. Екатеринбург, С. 263.

88. Шамина, E.H. Размерные адсорбционные эффекты для химических сенсоров на основе углеродных нанотрубок / E.H. Шамина, Н.Г.Лебедев// Материалы Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи, 16-20 ноября 2009г., г. Белгород, С. 325 - 328.

89. Шамина, E.H. Квантово-химическое исследование процесса адсорбции атомарных и молекулярных частиц на поверхности углеродных нанотрубок/ E.H. Шамина, Н.Г.Лебедев // Сборник тезисов "Одиннадцатая всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике", 30 ноября - 4 декабря 2009 г., г. С.-Петербург, С. 62.

90. Шамина, E.H. Размерные адсорбционные эффекты для химических сенсоров на основе «arm-chair» углеродных нанотрубок/Е.Н. Шамина, Н.Г.Лебедев // Материалы 2-ой всероссийской научно-технической конференции "Нанотехнологии и наноматериалы: современное состояние и перспективы развития в условиях волгоградской области", 17 — 18 де-

кабря 2009 г., г.Волгоград., С.506 - 510.

91. Шамина, E.H. Квантово-химический анализ элементарного акта адсорбции на поверхности углеродных нанотрубок / E.H. Шамина, Н.Г.Лебедев // Материалы 16-ой Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых, 22 - 29 апреля 2010г., г. Волгоград, С.489.

92. Шамина, E.H. Газовые сенсоры на основе углеродных нанотрубок / E.H. Шамина, Н.Г.Лебедев // Сборник тезисов докладов XXII симпозиума «Современная химическая физика», 24 сентября - 5 октября 2010г., г.Туапсе, С.85

93. Шамина, E.H. Адсорбция одновалентных атомов и двухатомных молекул на углеродных нанотрубках / E.H. Шамина, Н.Г. Лебедев // Материалы шестой международной научной школы «Наука и инновация 2011 » ISS «SI-2011 ». - Йошкар-Ола 2011, - С. 209 - 213.

94. Шамина, E.H. Хиральный эффект адсорбции одновалентных атомов и двухатомных молекул на поверхности углеродных нанотрубок / E.H. Шамина, Н.Г. Лебедев // Химическая физика.- 2012.- Т.31(5).- С.73 -80.

95. Шамина, E.H. Хиральный эффект адсорбции атомарного кислорода на поверхности углероных нанотрубок/ E.H. Шамина, Н.Г. Лебедев // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Физика. Математика. - 2013. - №1(18). - С.90 - 97.

96. Кларк, Т. Компьютерная химия/ Т. Кларк. - М.: Мир, 1990. - 383 с.

97. Губанов, В.А. Квантовая химия твердого тела / В.А. Губанов, Э.З. Кур-маев, А.Л. Ивановский - М.: Наука, 1984. - 304 С.

98. Стромберг, А.Г. Физическая химия / А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко-М.: Высш. шк., 1988. - 496 с.

99. Барон, Н.М. Краткий справочник физико-химических величин/ Н.М. Барон, Э.И. Квят, Е.А. Подгорная, A.M. Пономарева, A.A. Равдель; под редакцией К.П. Мищенко и A.A. Равделя - Л.: Химия, 1965. - 160 с.

100. Tada, К. Ab initio study of hydrogen adsorption to single-walled carbon

nanotubes / K.Tada, S. Furuya, K. Watanabe // Phys. Rev. B. - 2001. -V. 63. № 15.-P. 155405.

101. Ma, Y. Effective hydrogen storage in single-wall carbon nanotubes / Y.Ma, Y. Xia, M. Zhao, L. Mei // Phys. Rev. B. - 2001. - V. 63. - P. 115422.

102. Chan, S.-P. Chemisorption of hydrogen molecules on carbon nanotubes under high pressure / S.-P.Chan, G. Chen, X.G. Gong, Z.-F Liu // Phys. Rev. Lett. -2001,-V. 87. № 20. -P. 205502.

103. Andriotis, A.N. Extreme hydrogen sensitivity of the transport properties of single-wall carbon-nanotubes capsules / A.N. Andriotis, M. Menon, D. Srivastava, G. Froudakis // Phys. Rev. B. - 2001. - V. 64. - P. 193401.

104. Yildirim, T. Exohydrogenated single-wall carbon nanotubes / T. Yildirim, O. Guelseren, S. Ciraci // Phys. Rev. - B. 2001. - V. 64. № 7. - P. 075404.

105. Guelseren, O. Effects of hydrogen adsorption on single-wall carbon nanotubes: metallic hydrogen decoration / O. Guelseren, T. Yildirim, S. Ciraci // Phys. Rev. B. - 2002. - V. 66. № 12. - P. 121401(R).

106. Bauschlicher Jr, C.W. High coverage of hydrogen on a (10,0) carbon nano-tube / Jr C.W Bauschlicher. // Nano Lett. -2001. - V. 1. № 5. - P. 223 - 226.

107. Froudakis, G.E. Hydrogen interaction with single-walled carbon nanotubes: a combined quantum-mechanics/molecular-mechanics study / G.E Froudakis // Nano Lett.-2001.-V. 1.№4.-P. 179- 182.

108. Yang, F.H. Ab initio molecular orbital study of adsorption of atomic hydrogen on graphite: insight into hydrogen storage in carbon nanotubes / F.H. Yang, R.T. Yang // Carbon. - 2002. - V. 40. - P. 437 - 444.

109. Kudin, K.N. Fluorinated single-wall carbon nanotubes / K.N. Kudin, H.F. Bettinger // Phys. Rev. B. - 2001. - V. 63. - P. 045413.

110. Khabashesku, V.N. Fluorination of single-wall carbon nanotubes and subsequent derivatization reaction / V.N. Khabashesku, W.E. Billups, J.L. Margrave // Acc. Chem. Res. - 2002. - V. 35. - P. 1087 - 1095.

111. Fagan, S.B. Functionalization of carbon nanotubes through the chemical bind-

ing of atoms and molecules / S.B. Fagan, A.J.R. da Silva, R. Mota, R.J. Baierle, A. Fazzio // Phys. Rev. В.- 2003. - V. 67. - P. 033405.

112. Шамина, E.H. Влияние адсорбции бензола на зонную структуру углеродных нанотрубок/ Е.Н. Шамина, Н.Г.Лебедев//Abstracts of X International conference for young scientists "Biochemical Physics" and school "Modern problems of biochemical physics", November 8-10, 2010. Moscow, C. 262-264.

113. Шамина, E.H. Изменение зонной структуры углеродных нанотрубок в результате адсорбции молекулы бензола / Е.Н. Шамина, Н.Г.Лебедев // Сборник тезисов докладов Всероссийской школы-семинара студентов, аспирантов и мододых ученых "ФИЗХИМИЯ-2010", 29 ноября-1 декабря 2010 г., Москва, С.92

114. Shamina, E.N. The semi-empirical research of the adsorption effect of benzene molecule on carbon nanotube surface / E.N. Shamina, N.G. Lebedev// Abstracts of International conference "Functional Materials" ICFM'2011. October 3- 8, 2011. Partenit, Crimea, Ukraine. P. 381.

115. Shamina, E.N. Electronic structure of carbon nanotubes in benzene solution / E.N. Shamina, N.G. Lebedev // Abstracts of International conference "Advanced Carbon Nanostructures", July 4 - 8, 2011, St.-Petersburg, P. 150.

116. Шамина, E.H. Квантово-химическое исследование влияния растворителя бензола на электронное строение углеродных нанотрубок / Е.Н. Шами-на//Научно-технические ведомости СПбГПУ. Серия: Физико-математические науки-2013. -№1 (165).-С. 55-59.

117. Woods, L. М. Adsorption of simple benzene derivatives on carbon nanotubes / L. M. Woods, S.C. Badescu, T. L. Reinecke // Phys.Rev.-2007.-Vol.75. -P.155415.

118. Chen, J. Solution Properties of Single-Walled Carbon Nanotubes /J. Chen, M.A. Hamon, H. Hu, Y. Chen, A.M. Rao, P.C. Eklund, R.C. Hadon // Science. - 1998. - Vol. 282 (5386). - P. 95 - 98.

119. Акимов, Д.А. Генерация второй и третьей оптических гармоник при

прохождении фемтосекундных импульсов через систему углеродных нанотрубок/ Д.А. Акимов, М.В. Алфимов, С.О. Коноров, A.A. Иванов, С. Ботти, A.A. Подшивалов, Р. Чиарди, JI. Де Доминичес, JI.C. Асилян, Р. Фантони, A.M. Желтиков // ЖЭТФ. -2004. -Т. 125( 2).- С. 247-255.

120. Jin, Z. Nonlinear optical properties of some polymer multi-walled carbon

nanotube composites / Z. Jin, X. Sun, G. Xu, S.H. Goh, W. Ji// Chem. Phys. Lett. - 2000. - V. 318. - P. 505.

121. Ильичев, H.H. Нелинейное пропускание одностенных углеродных на-

нотрубок в тяжелой воде на длине волны 1.54 мкм; получение режима самосинхронизации мод в лазере на стекле с ЕгЗ+ с помощью пассивного затвора на основе этих нанотрубок/ H.H. Ильичев, Е. Д. Образцова, C.B. Гарнов, С.Е. Мосалева // Квантовая электроника. -2004. -Т. 34. № 6. -С. 572.

122. Таусенев, A.B. Эрбиевый волоконный лазер ультракоротких импульсов с использованием насыщающегося поглотителя на основе одностенных углеродных нанотрубок, синтезированных методом дугового/ A.B. Таусенев, Е.Д. Образцова, A.C. Лобач, В.И. Конов, A.B. Конященко, П.Г. Крюков, Е.М. Дианов // Квантовая электроника.-2007.-Т. 37(9).—С. 847852.