Особенности электронно-энергетического строения и свойств некоторых видов боросодержащих нанотрубок различной модификации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат наук Поликарпов, Дмитрий Игоревич

• Поликарпов, Дмитрий Игоревич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Поликарпов, Дмитрий Игоревич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1

БОРОСОДЕРЖАЩИЕ НАНОТУБУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ: НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ

1.1 Структура и свойства триангулярных борных слоев и кластеров

1.2 Квазипланарные бороуглеродные ВСз структуры

1.3 Бороуглеродные нанотрубки типа ВС3: теоретические исследова- 27 ния

1.4 Синтез борных нанотрубок различных модификаций

1.5 Технология получения бороуглеродных нанотруб типа ВСП

ГЛАВА

38

МЕТОДЫ РАСЧЕТА И МОДЕЛИ НАНОСИСТЕМ

2.1 Полуэмпирический метод ММЮ

2.2 Модель молекулярного кластера

2.3 Модель ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера

2.4 Теория функционала плотности 48 ГЛАВА 3

СТРОЕНИЕ И ЭЛЕКТРОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БОРОСОДЕРЖАЩИХ НАНОТРУБ РАЗЛИЧНЫХ СТРУКТУРНЫХ МОДИФИКАЦИЙ

3.1 Триангулярные нанотрубки на основе бора

3.2 Альфа-структурированные борные нанотрубки

3.3 Бороуглеродные нанотрубки ВСЗ

ГЛАВА 4

СТРУКТУРНО-МОДИФИЦИРОВАННЫЕ БОРОСОДЕРЖА-ЩИХ НАНОТРУБКИ С ДЕФЕКТАМИ

4.1 Структурное модифицирование поверхности борсодержащих на- 76 нотрубок одиночными дефектами замещения

4.2 Исследование структуры и электронно-энергетических характери- 89 стик триангулярных борных нанотрубок с вакансией

4.3 Исследование процесса миграции вакансии по поверхности триан- 92 гулярных борных тубуленов

4.4 Исследование структуры и некоторых электронно-энергетических 96 характеристик альфа-структурированных борных нанотрубок с вакансией

4.5 Исследование процесса миграции вакансии по поверхности альфа- 99 структурированных борных тубуленов

4.6 Исследование процесса миграции вакансии по поверхности 104 бороуглеродных ВС3-нанотруб

ГЛАВА 5

ГАЗОФАЗНЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ БОРОСОДЕРЖА-ЩИХ НАНОТРУБОК

5.1 Адсорбция атома водорода на поверхности триангулярных и аль- 109 фа-структурированных борных нанотрубок

5.2 Исследование механизма адсорбции атомарного водорода на по- 119 верхности бороуглеродных нанотрубок

5.3 Исследование адсорбции атомов О, F, С1 на поверхности триангу- 125 лярных и альфа-структурированных борных тубуленов

5.4 Исследование процесса миграции протона по поверхности борных 140 триангулярных и альфа-структурированных нанотрубок типа (6, 0)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности электронно-энергетического строения и свойств некоторых видов боросодержащих нанотрубок различной модификации»

ВВЕДЕНИЕ

Текущий этап исследований нанотубулярных форм неорганических соединений и родственных наноматериалов определяется работами по поиску методов их получения, совершенствованию отдельных схем синтеза, усилиями по дальнейшему расширению числа веществ в нанотубулярной форме, изучению их свойств, а также попытками технологического применения этих наноматериалов. Наноматериалы, как правило, относятся к материалам с размерами, или по крайней мере размерами одного параметра, вплоть до диапазона 1 - 100 нм [1]. Их популярные формы включают нульмерные (ОБ) и одномерные (Ш) наноструктуры. ОБ наноструктуры хорошо известны из-за значительного прогресса в изучении, например, квантовых точек [2]. Используя их в качестве модельных систем, путем манипулирования их размерами и формами были изучены многие фундаментальные концепции [3]. Используя квантовые точки как строительные компоненты, были разработаны различные новые приложения, включая носители памяти, квантовые лазеры, оптические датчики и одноэлектронный транзистор. Углеродные нанотрубки (Ш наноструктуры) из-за своей уникальной формы и свойств для построения наноустройств также интенсивно изучались с момента их открытия. Общепризнанным является то, что Ш наноструктуры являются идеальной моделью для изучения зависимости электронного транспорта, теплопроводности и механической прочности от размеров нанообъектов [1].

К классу одномерных нанообъектов, помимо углеродных нанотрубок, относятся и нанотрубки на основе бора. Борные кластеры различной формы [4-8], включая трубки нанометровой ширины [8-14], привлекали внимание исследователей в течение нескольких лет. И это неслучайно, ведь элементарный бор является ближайшим соседом углерода. Кроме того, к числу наиболее надежных в смысле получения можно отнести нанотрубки на основе слоистых борсодержащих фаз - гексагонального нитрида бора, карбида и карбонитрида [15, 16]. Сейчас изучением бора и его соединений занимаются

5

многие ученые и десятки научных лабораторий. Установлено, что борные нанотрубки обладают более стабильными проводящими свойствами, нежели углеродные нанотрубки, и тип их проводимости практически не зависит от диаметра и хиральности. Борные нанотрубки являются полупроводниками. Однако многое о боре до сих пор неизвестно. Поэтому неудивительно, что в последние годы огромное число исследований было посвящено различным топологическим конфигурациям бора, таким как борные кластеры, бораны, борные нановолокна и так далее [17-22].

Помимо чистых борных нанотрубок большой интерес вызывают нано-тубулены, в которых помимо атомов бора присутствуют атомы углерода - так называемые ВСП трубки. Был проведен ряд теоретических и экспериментальных исследований [23], позволивших сначала предсказать, а затем и синтезировать одностенные нанотрубки изоэлектронных аналогов углерода - гексагональных наноструктур, полученных замещением атомов углерода в однослойных углеродных нанотрубках на атомы бора. Следует отметить, что трубки, полученные сверткой изоструктурных аналогов графита, таких, как квазипланарный карбид бора ВСз, имеют меньшую энергию деформации, чем углеродные нанотрубки [24], что делает их получение энергетически выгодным. Они обладают интересными электронно-энергетическими характеристиками, зависящими от взаимного расположения атомов бора и углерода в них [25, 26].

В 2004 году ученым удалось синтезировать однослойные бороуглерод-ные нанотрубки [26]. Данные соединения могут быть рассмотрены как новый класс нанотубулярных систем, обладающих уникальными физико-химическими свойствами, открывающими широчайшие перспективы их использования. Ожидается, что бороуглеродные нанотубулярные системы, обладающие полупроводящим характером, станут образующим материалом для новых структур в различных областях от производства новых элементов питания до защиты окружающей среды.

В настоящее время не существует однозначного мнения о точной и энергетически выгодной структуре борных и бороуглеродных нанотрубок, довольно мало известно об их электронно-энергетическом строении, физических и химических свойствах. Именно поэтому исследования нанотубуляр-ных борсодержащих структур и композитов на их основе в настоящее время являются чрезвычайно актуальными ввиду ожидаемых перспектив применения. Экспериментальные исследования борных и бороуглеродных нанот-руб весьма затруднительны, так как пока нет отработанной технологии синтеза качественного нанотубулярного материала в необходимом для исследовательских и промышленных целей масштабе. Поэтому теоретические прогностические исследования боросодержащих нанотрубок, позволяющие изучить особенности их электронного строения и энергетические характеристики, физические и физико-химические свойства, предсказать области их применения чрезвычайно важны, актуальны и своевременны.

Основным объектом исследования диссертационной работы являются однослойные борные нанотрубки триангулярного и альфа-структурированного типов, однослойные бороуглеродные ВСз нанотрубки с двумя вариантами атомного упорядочения поверхности и некоторые композиты на основе выбранных нанотрубок, полученные путем структурного или поверхностного модифицирования.

Целью диссертационной работы является установление основных закономерностей пространственной конфигурации, электронной структуры, энергетических характеристик и некоторых физико-химических свойств полупроводящих боросодержащих нанотрубок - борных триангулярных, борных альфа-структурированных и бороуглеродных - и некоторых композитов на их основе в рамках моделей ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера, молекулярного кластера с использованием полуэмпирического квантово-химического расчетного метода MNDO (Modified Neglect of Diatomic Overlap) [27] и метода DFT (Density functional theory) [28] и предсказа-

ние на основе выполненных теоретических исследований новых, полезных с точки зрения практических приложений свойств изучаемых нанообъектов.

Задачи, решаемые в рамках поставленной цели:

1) Исследовать возможность образования триангулярных и альфа-структурированных борных нанотруб (БИТ), бороуглеродных ВСз нанот-руб скручиванием соответствующих квазипланарных форм и выяснить особенности геометрии и проводящего состояния названных однослойных боросодержащих тубуленов.

2) Исследовать особенности строения триангулярных и а-структурированных борных нанотруб с дефектом замещения атомов поверхности атомами и ионами, близкими к бору по радиусу и числу валентных электронов, и изучить влияние дефектов на проводящие характеристики нанотрубок.

3) Изучить механизм образования вакансионного дефекта поверхности боросодержащих нанотрубок и особенности миграции вакансии по поверхности тубуленов.

4) Исследовать одиночную адсорбцию атома водорода на внешней поверхности триангулярных и альфа-структурированных борных нанотруб как способ создания носителя заряда на поверхности борного тубулена.

5) Исследовать возможность протонной проводимости борных нанотрубок путем изучения механизмов миграции протона вдоль поверхности тубулена.

6) Исследовать возможность поверхностного модифицирования триангулярных и альфа-структурированных борных нанотруб атомами газовой фазы (кислорода, фтора, хлора) и изучить влияние этих атомов на тип проводимости полученного композита.

Научная новизна. В настоящей работе в рамках моделей молекулярного и ионно-встроенного ковалентно-циклического кластеров на основе расчетных методов МЖЮ и БРТ изучено электронно-энергетическое строение полупроводящих боросодержащих нанотрубок и некоторых

композитных структур на их основе. Впервые получены следующие результаты:

1) Определены структурные и геометрические характеристики борных триангулярных и а-структурированных нанотрубок, бороуглеродных ВС3тубуленов; изучение электронно-энергетического строения боросодержащих нанотруб позволило отнести их к классу полупроводников, за исключением триангулярных и а-структурированных БНТ малого диаметра, являющихся полуметаллами; установлено, что наличие атомов углерода в ВСз нанотрубках приводит к увеличению ширины запрещенной зоны по сравнению с борными триангулярными и альфа-структурированными тубуленами, являющимися узкозонными полупроводниками.

2) Изучены структурно-модифицированные композиты на основе борных триангулярных и а-структурированных тубуленов, полученные путем введения дефектов поверхности (вакансий, атомов и ионов замещения), определены основные характеристики полученных систем; установлено, что дефекты вызывают уменьшение ширины запрещенной зоны борных нанотруб и изменение проводящих свойств систем в сторону металлизации.

3) Изучены триангулярные и а-структурированные тубулены, содержащие вакансионные дефекты, и исследованы процессы миграции вакансии по поверхности нанотрубок; установлен наиболее вероятный способ её переноса.

4) Изучен механизм адсорбции атома водорода на внешней поверхности борных триангулярных и альфа-структурированных тубуленов и обнаружен факт переноса электронной плотности с атома Н на поверхность трубки, приводящий к появлению носителя положительного заряда на поверхности тубулена - протона

5) Изучены способы миграции протона по внешней поверхности борных нанотруб, определен наиболее вероятный способ его переноса и доказана

возможность реализации протонной проводимости в борных триангулярных и альфа-структурированных тубуленах.

6) Изучены механизмы поверхностного модифицирования внешней поверхности однослойных борных триангулярных и альфа-структурированных тубуленов некоторыми атомами газовой фазы (кислород, фтор, хлор), определены особенности строения и проводящие характеристики полученных композитных систем.

Достоверность основных положений и выводов диссертации обеспечивается использованием корректной математической модели ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера и полуэмпирической квантово-химической схемы М№Ю, параметры которой получены из эксперимента, а также точного расчетного метода функционала плотности с функционалами РВЕ и ВЗЬУР. Результаты, полученные при расчетах разными методами, имеют хорошую сходимость. Отдельные результаты хорошо согласуются с результатами теоретических расчетов, выполненных другими авторами.

Научно-практическое значение работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, вносят большой вклад в фундаментальные исследования боросодержащих нанотрубок и могут быть использованы для стимуляции экспериментальных исследований по сделанным теоретическим прогнозам; установленные закономерности электронно-энергетического строения и некоторых физико-химических свойств прогнозируемых композитных систем на основе борных и бороуглеродных нанотруб могут служить предпосылкой для направленного синтеза новых материалов, создания полупроводниковых элементов электронных устройств нанометровых масштабов и определения их роли в решении народнохозяйственных задач.

На защиту выносятся следующие основные положения: 1. Возможно получение триангулярных, альфа-структурированных

борных нанотрубок и бороуглеродных нанотрубок путем их скручивания из

10

квазипланарных прекурсоров. Атомы углерода вызывают увеличение ширины запрещенной зоны бороуглеродных нанотрубок по сравнению с узкощелевыми борными триангулярными и альфа-структурированными тубуленами, тем не менее, все рассмотренные боросодержащие нанотрубки относятся к классу полупроводников.

2. Введение дефектов (атомов замещения атомами и ионами азота и углерода, вакансий) в структуру борных триангулярных и альфа-структурированных нанотрубок приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны структурно-модифицированного композита на основе БНТ. Основные электронно-энергетические характеристики триангулярных нанотрубок не зависят от места локализации дефекта, в отличие от альфа-структурированных тубуленов, что определяется неэквивалентностью геометрических состояний дефектов в данном виде нанотруб.

3. Адсорбция атомарного водорода на поверхности борных нанотруб возможна, приводит к изменению проводимости полученных комплексов в сторону металлизации по сравнению с состоянием чистой БНТ и вызывает перенос электронной плотности с атома Н на поверхность тубулена, что свидетельствует об образовании свободного носителя положительного заряда -протона КГ. Миграция протона по поверхности триангулярных и альфа-структурированных борных нанотрубок возможна, причем наиболее выгодным является путь миграции вдоль прямой, параллельной оси тубулена, независимо от особенностей строения поверхности БНТ.

4. Возможно создание газофазных композитов на основе боросодержа-щих нанотрубок путем адсорбции атомов кислорода, фтора и хлора на их внешней поверхности, причем во всех случаях происходит уменьшение ширины запрещенной зоны системы по сравнению с чистыми нанотрубками, за исключением атома кислорода, присутствие которого не влияет на тип проводимости нанотубулярного композита.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 117 наименований, содержит 168 страниц основного текста, 82 рисунка и 22 таблицы.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, кратко изложено содержание диссертации.

Первая глава содержит обзор публикаций, посвященных исследованию борных и боросодержащих кластеров, слоев и нанотрубок. Обсуждаются возможные структурные модификации элементарного бора, различных кластерных форм бора. Приведены теоретические предсказания возможной электронной структуры борных нанотрубок различных конфигураций (три-ангулярные, гексагональные, нанотрубки на основе альфа-слоя), обусловленные полиморфизмом борных слоев, и их зонного строения. Обсуждаются возможные структурные модификации бороуглеродных нанотруб, различные варианты атомного упорядочения в них. Приведены теоретические предсказания возможной электронной структуры бороуглеродных нанотрубок различных конфигураций. Описаны основные методы синтеза и обнаружения борных и бороуглеродных нанотрубок.

Во второй главе рассмотрены основные модели и расчетные методы, использованные в настоящей работе для описания нанотубулярных боросодержащих систем и изучения их структуры и свойств.

В третьей главе представлены результаты исследования строения и электронно-энергетических характеристик боросодержащих нанотруб различных структурных модификаций: триангулярных и альфа-структурированных борных нанотрубок, бороуглеродных ВС3 нанотрубок, полученные с использованием расчетного метода ММЮ и моделей молекулярного кластера (МК) и ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера (ИВ-КЦК), а также подтвержденные расчетами более точным методом БРТ. Посредством применения конформационного анализа определена оптимальная геометрическая структура нанотруб. Установлена длина связи ме-

жду атомами бора в исследуемых тубуленах, соответствующая наименьшему значению потенциальной энергии и стабильной цилиндрической конфигурации. На основе анализа электронно-энергетического состояния нанотрубных систем определен тип их проводимости.

В четвертой главе приводятся результаты расчетов боросодержащих нанотубулярных структур, содержащих одиночные дефекты (атомы и ионы замещения, вакансии). Изучено влияние вакансионного дефекта на геометрию поверхности, исследован процесс его перемещения по поверхности ту-булена, а также влияние вакансии на проводящие характеристики наноструктуры. Исследованы способы замещения атомов бора триангулярных и альфа-структурированных борных нанотрубок атомами и ионами азота и углерода, установлено влияние дефектов замещения на электронно-энергетические характеристики нанотрубок, определен тип проводимости полученных структурно-модифицированных композитов.

Пятая глава посвящена изучению механизмов адсорбции атомарных газовых элементов (водорода Н, кислорода О, фтора Б, и хлора С1) на внешнюю поверхность боросодержащих тубуленов. Определены особенности электронного состояния полученных газофазных композитов и установлены предпочтительные адсорбционные центры на поверхности нанотрубок для каждого рассмотренного атома. Исследовано изменение проводящего состояния наносистем, вызванное наличием газофазных атомов. Изучены процессы миграции протона , появление которого определено адсорбцией атомарного водорода, по внешней поверхности борных и бороуглеродных нанотруб и установлены наиболее выгодные пути его движения.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

Личный вклад автора.

Основные положения диссертации опубликованы в соавторстве с научным руководителем профессором, доктором физико-математических

наук Запороцковой И.В. Автор принимал активное участие в построении геометрических моделей борных и бороуглеродных нанотруб, проведении теоретических расчетов, проработке и анализе литературы по теме диссертации, написании статей.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: Всероссийской научно-технической конференции «Нанотехнологии и наноматериалы: современное состояние и перспективы развития в условиях Волгоградской области» (2010, Волгоград); международной конференции «Перспективные углеродные наноструктуры» (2011, Санкт-Петербург); Международной конференции «Физика, химия и применение наноструктур» («Physics, Chemistry and Applications of nanostruc-tures«) (2011, Минск, Беларусь); XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (2011, Волгоград); Международной конференции «Fundamental and Applied NanoElectroMagnetics» (2012, Минск, Беларусь); Международной конференции «Нанонаука и нанотехнологии» («Nanoscience & Nanotechnology») (2012, 2013, Фраскати, Италия); Всероссийской конференции с международным участием «Химия поверхности и нанотехнология» (2012, Хилово); IX Международной конференции «Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов» (2012, Астрахань); Международной конференции «Европейский Полимерный Конгресс» («European Polymer Congress») (2013, Пиза, Италия); XIX Международном симпозиуме «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» им. А.Г. Горшкова (2013, Москва), Международной конференции «Международный Вакуумный Конгресс» («International Vacuum Congress IVC - 19») (2013, Париж, Франция).

По рассматриваемым в диссертации вопросам опубликовано 28 научных работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, из них 2 статьи в рецензируемом зарубежном журнале.

Диссертационная работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 год (ГК № П328).

ГЛАВА 1

БОРОСОДЕРЖАЩИЕ НАНОТУБУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ:

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ

В данной главе представлен краткий обзор современного состояния теоретических и экспериментальных исследований структуры и свойств борных и бороуглеродных планарных и тубулярных систем различных структурных модификаций и морфологии поверхности.

1.1 Структура и свойства триангулярных борных слоев и кластеров

Бор относится к немногочисленной группе химических элементов, образующих в конденсированной форме большой спектр модификаций. В настоящее время принято выделять следующие конфигурации борных слоев: гексагональные слои аналогичные графену; триангулярные и буклированные слои; реконструированные слои; слои, основанные на икосаэдрической симметрии; слои низкой симметрии и гибридные слои (рис. 1.2.1) [29]. Предполагается, что при определенных условиях борные слои могут группироваться и образовывать различные кластеры и даже нанотубулярные структуры.

В 1996 году, используя первоосновной квантово-химический метод и метод теориии функционала плотности, Боустани и соавторы впервые сообщили, что нанотубулярная борная структура может состоять из кластеров В24 [30]. Для того, чтобы понять механизм формирования борных нанотрубок, были представлены расчеты электронной и геометрической структур на малом борном кластере Вп (п = 2 - 14), основанные на первоосновном квантово-химическом методе и ограниченные приближением Хартри-Фока для самосогласованного поля [30, 31-33]. Был предложен так называемый «принцип Ауфбау (Aufbau)» [32] для построения различных высокостабильных видов бора, используя два основных элемента: пятиугольную пирамиду В6 и шестиугольную пирамиду В7. Результаты расчетов показали, что кластер В7 является характеристическим элементом выпуклых и квазипланарных борных

16

кластеров, которые, в конечном итоге, могут формировать борные нанопло-скости или борные нанотрубки [30, 34] (рис 1.1.2). Пятиугольный элемент В6 является строительным блоком стабильной формы бора, такой как а-ромбоэдрической (ттреугольной) [35] или четырехугольный [36]. Вонг и соавторы [4] экспериментально доказали существование планарных или квази-планарных борных кластеров путем сочетания экспериментальных данных фотоэлектронной спектроскопии (ФЭС) и теоретических расчетов борных кластерах. Они считали, что так называемые ароматические борные кластеры имеют кольцевую структуру, в то время как антиароматические борные кластеры являются вытянутыми, аналогично структурным искажениям антиароматических углеводородов.

Теоретическое моделирование показало, что как и в случае углеродных нанотрубок, борные атомы формируют гексагональные решетки для того, чтобы получить планарную форму бора [35, 1]. Борная нанотрубка может быть получена путем скручивания частей квазипланарной борной плоскости [34]. Последующие теоретические исследования показали, что борные нанотрубки демонстрировали металлоподобную или полупроводниковую плотность состояний в зависимости от их типа и диаметра.

(а)

(г)

(д)

(е)

Рис. 1.1.1. Виды борных слоев: а) гексагональный графеноподобный; б) три-ангулярные и буклированные; в) реконструированные; г) икосаэдрические; д) низкосимметричные; е) гибридные слои [29].

N.

V

Рис. 1.1.2. Схематическая диаграмма роста борных кластеров в соответствии с «принципом Ауфбау».

В работах [22, 37] сообщалось, что среди возможных сборок атомов бора возможна форма, называемая а-плоскостью и имеющая наименьшую полную энергию. Такая а-плоскость и борный кластер В8о могут быть рассмотрены в качестве прекурсоров борных нанотрубок (БНТ) с особой структурой стенки, которая до настоящего времени остается предметом обсуждений [8,11,12, 46]. Действительно, В80 может быть «растянут» в трубку путем последовательности введения экваториальных колец [39, 40], как это часто обсуждалось при установлении связи между углеродными фуллеренами и нанотрубками. В этом случае полусфера В8о или более большой фуллерен выступают в качестве возможной закрывающей верхушки для трубки (рис.1.1.3, а-с). Раскрытие такого цилиндра даст форму а-плоскости с атомами бора, отсутствующими по сторонам триангулярной решетки (рис. 1.1.3, с—>(1).

Рис. 1.1.3. Схема взаимосвязи между В8о (а), который может быть продлен в продолговатое незаполненное пространство кристаллической структуры В120 и дальше преобразован в нанотрубку (с) путем последовательного введения дополнительных колец [39, 40]. Трубка, в свою очередь, может быть раскрыта в а-плоскость ((1) [36]. Затемненная область на (ё) обозначает вырез для пентагональной дисклинации (смещения с поворотом), когда происходит сгибание плоскости в В8о сферу.

Сорха Измаил-Бейджи и Хью Тонг представили новый класс борных плоскостей, состоящих из треугольных и гексагональных повторяющихся фрагментов, которые могут стать новыми прекурсорами борных нанотрубок [22, 41]. Подобная плоскость была реализована путем удаления атома В из триангулярной плоскости для создания гексагонального отверстия. Эта плоская структура обладает наиболее низкой энергией, чем любая ранее предполагавшаяся. Най и соавторы [42 ] также предсказывали, что борные нанот-рубки, сворачиваемые из борных плоскостей с симметрией триангулярной решетки, являются наиболее стабильными (рис 1.1.4). Исследования электронных и структурных свойств этих структур показали, что борная плоскость является металлом, а нанотрубки могут быть или металлами, или полупроводниками, что зависит от их диаметра и хиральности.

Рис. 1.1.4. Структура триангулярной борной плоскости (а) и структура соответствующей борной нанотрубки (Ь).

Для четкого представления о характере связи в борных слоях, которая и определяет их высокую устойчивость, в работах [43-46] были исследованы электронно-энергетические характеристики триангулярных борных слоев нескольких видов. Расчеты выполнялись с использованием теории функционала плотности [47-50]. Использованы приближение локальной плотности (ЫЭА) [47, 51] и обобщенное приближение градиента (ОСА) [52] для обмена и корреляции.

В таблице 1.1.1 приведены результаты расчетов для четырех различных борных плоскостей: плоские (АаЦг1ап§и1агзЬее18) и гофрированные триангу-лярные слои (Ьиск1есН;пап§и1аг8Ьее18) [45, 46], гексагональные слои и так называемый а-слой, изображенный на рис. 1.1.5 (А). Энергия связи Еь вычислялась по формуле:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Поликарпов, Дмитрий Игоревич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Xia, Y. Electrospinning of Nanofibers: Reinventing the Wheel / Y. Xia, P.Yang, Y. Sun, Y. Wu, B. Mayers, B. Gates, Y. Yin, F. Kimand, H. Yan // Adv. Mater. -2003.-P. 353.

2. Alivisatos, P. Colloidal quantum dots, from scaling laws to biological applications / P. Alivisatos // Pure Appl. Chem. - 2000. - P. 72/

3. Nirmal, M. Electronic properties of single semiconductor nanocrystals: optical and electrostatic force microscopy measurements / M. Nirmal, L. Brus // Acc. Chem. Res. - 1999. -V. 32. - P. 407

4. Zhai, H.-J. Hydrocarbon analogues of boron clusters — planarity, aromaticity and antiaromaticity / H.-J. Zhai, B. Li J. L. Kiran, L.-S. Wang // Nat. Mater. -2003.-V. 2.-P. 827.

5. Kiran, B. Bulusu, S, Zhai, H.-J. Yoo, S. Zeng, X. C. Wang, L.-S.Proc. // Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 2005. - V. 102. - P. 961.

6. Chacko, S. Ab initio density functional investigation of B24 clusters: Rings, tubes, planes, and cages / S. Chacko, D. G. Kanhere, 1. Boustani // Phys. ReV. -2003. -P. 68

7. Boustani, I. Ab-initio Study of Boron-Hydrogen Spheres / I. Boustani, A. Rubio, J. Alonso // Chem. Phys. Lett. - 1999. - V. 21. - P. 311.

8. Quandt, A. Boron nanotubes / A. Quandt, I. Boustani // ChemPhysChem -2005.-V 6.-P. 2001.

9. Boustani, I. A New Class of Boron Nanotube / I. Boustani, A. Quandt // Euro-phys. Lett. - 1997. -V. 39. - P. 527.

10.Ciuparu, D. Multi-walled carbon nano-tubes on amorphous carbon films / D. Ciuparu, R. F. Klie, Y. Zhu, L. Pfefferle // J. Phys. Chem. - 2004. - V. 108. - P. 3967.

1 l.Lau, К. C. Pati, R. Pandey, R. Pineda, A. C. // Chem. Phys. Lett. - 2006. - V. 418.-P. 549.

12.Lau, К. С. First-principles study of the stability and electronic properties of sheets and nanotubes of elemental boron / K. Lau, R. Pandey // J. Phys. Chem. -2007.-V. 111.-P. 2906.

13.Cabria, I. Density functional study of molecular hydrogen coverage on carbon nanotubes /1. Cabria, M. J. Lopez, J. A. Alonso // Nanotechnology. - 2006. - V. 17.-P. 778.

14.Xu, Т. T. Crystalline boron nanoribbons: Synthesis and characterization / Т. T. Xu, J.-G. Zheng, N. Wu, A. W. Nicholls, J. R. Roth, D. A. Dikin, R. S. Ruoff// Nano Lett. - 2004. - V. 4. - P. 963.

15.Zou, J. Large-quantity production of high-yield boron nitride nanotubes / J. Zou, Y. Chen, M. Conway, and J.S. Williams // J. Mater. Res. - 2002. - Vol. 17, No 8.-P. 1896-1899.

16.Rubio, A. Chiral tubules of hexagonal BC2N / Y. Miyamoto, A. Rubio, M.L. Cohen, S.G.Louie // Physical Review. - 1994. - V. 50. - P 4976 - 4979

17.Чернозатонский, JI. А. Новые баррелены и тубулены из бора / JI. А. Черно-затонский, Сорокин П.Б, Якобсон Б.И.// Письма в ЖЭТФ. - 2008. -Т. 87, №. 9.-С. 575-579.

18.Boustani, I. New Boron Based Nanostructured Materials / I. Boustani [et al.] // J. Chem. Phys. - 1999. - Vol. 110. - P.3176.

19.Boustani, I. Systematic Ab Initio Investigation of Bare Boron clusters: Determination of the Geometry and Electronic Structures of B_n (n= 2 to 14) /1. Boustani // Phys. Rev. B. - 1997. - Vol. 55. - P. 16426.

20.Boustani, I. New quasi-planar surfaces of bare boron / I. Boustani // Surf. Sci. -1997. - V. 370. N 2-3. - P. 355-363.

21.Meng, X. M. Boron nanowires synthesized by laser ablation at high temperature / X. M. Meng [et al.] // Chem. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 370. - P. 825-828.

22.Tang, H. Novel precursors for boron nanotubes: the competition of two-center and three-center bonding in boron sheets / H. Tang, S. Ismail-Beigi // Phys. Rev. Lett. -2007.- Vol. 99.-P. 115501-115504.

23.Ивановский, A.JI. Неуглеродные нанотрубки: синтез и моделирование / А.Л. Ивановский // Успехи химии. - 2002. -Т. 71, № 3. - С. 203-224.

24.Rubio, A. Electronic Properties of Tubule Forms of hexagonal BC3 / A. Rubio [et al.] // Phys. Rev. B. - 1994. - Vol. 50. - P. 18360-18366.

25.3апороцкова, И.В. Электронное строение и характеристики некоторых видов борсодержащих нанотруб / И.В. Запороцкова, Е.В. Перевалова, Д.И. Поликарпов, С.В. Борознин // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 10: Инновационная деятельность. - 2012. - № 6. - С. 81-86.

26.Rubio, A. Formation and electronic properties of ВСз single-wall nanotubes upon boron substitution of carbon nanotubes. / A. Rubio [et al.] // Phys. Rev. B. - 2004. - Vol. 69. - P. 245403.

27.Dewar, M. J. S. Ground states of molecules. The MNDO method. Approximations and Parameters / M. J. S. Dewar, W. Thiel // J. Amer. Chem. Soc. - 1977. -Vol. 99.-P. 4899-4906.

28.Koch, W. A Chemist's Guide to Density Functional Theory / W. Koch, M. Holthausen // Weinheim : Wiley-VCH, 2002. - P. 19-28.

29.Jost, О. Diameter grouping in bulk samples of single-walled carbon nanotubes from optical absorption spectroscopy / O. Jost [et al.] // Appl. Phys. Lett. - 1999. -Vol.75.-P.2217.

30.Boustani I. Nanotubules of bare boron clusters: Ab initio and density functional study / I. Boustani, A. Quandt // Europhys. Lett. - 1997. - V. 39. - P. 527.

31.1. Boustani //Surf. Sei. - 1997. - P. 355.

32.1. Boustani // Phys. Rev. B: Condens. Matter. - 1997. - V. 55. - P. - 16426.

33.Chacko, S., Kanhere D. G., Boustani I. // Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. - 2003. -V. 68. - P. 35414.

34.Kunstmann, J. Broad boron sheets and boron nanotubes: An ab initio study of structural, electronic, and mechanical properties / J. Kunstmann, A. Quandt // Chem. Phys. Lett. - 2005. - V. 21. - P. 402.

35.M. Fujimori, T. Nakata, T. Nakayama, E. Nishibori, K. Kimura, M. Takata and M. Sakata, Phys. Rev. Lett., 1999, 82, 4452.

36.H. J. Zhai, B. Kiran, J. Li and L. S.Wang, Nat.Mater., 2003, 2, 827.

37.Miller, J. Phys. Today 2007, 60, 20.

38.Krishnan, K. Structure of newly synthesized BC3 films / K. Krishnan // Appl. Phys. Lett. - 1991. - Vol.58. - P. 1857.

39.Dresselhaus, M. S. Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes / M. S. Dres-selhaus, G. Dresselhaus, P. C. Eklund// Academic Press: London, - 1996.

40.Yakobson, B. I. Smalley, R. E. Am. Sci. - 1997. - V. 85. - P. 324.

41.X. B. Yang, Y. Ding, J. Ni, Phys // Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. -2008.-V. 77.-P. 41402.

42.Chacko, S. Ab Initio density functional investigation of B24 clusters: Rings, Tubes, Planes, and cages of fused boron icosahedra / S. Chacko, D. G. Kanhere, I. Boustani // Phys. Rev. B - 2003. - Vol.68. - P. 035414.

43.Boustani, I. Ab initio study of B32 clusters: competition between spherical, qua-siplanar and tubular isomers / I. Boustani, A. Rubio, J.A. Alonso // Chem. Phys. Lett. - 1999. -V. 311, No. 1-2. - P. 21-28.

44.Evans, M. H. Electronic and Mechanical properties of Planar and Tubular Boron Structures / M. H. Evans, J. D. Joannopoulos, S. T. Pantelides // Phys. Rev. B -2005.-Vol.72.-P. 045434.

45.Kunstmann, J. Broad boron sheets and boron nanotubes: An ab initio study of structural, electronic, and mechanical properties / J. Kunstmann, A. Quandt // Phys. Rev. B - 2006. - Vol. 74. - P. 035413.

46.Hohenberg, P. Inhomogeneous Electron Gas / P. Hohenberg, W. Kohn. // Phys. Rev. B. - 1964. - Vol. 136. - P. 864-871.

47. Kohn, W. Self-Consistent Equations Including Exchange and Con-elation Effects / W. Kohn, L. J. Sham.//Phys. Rev. A. - 1965. - Vol. 140. - P. 1133.

48.PARAUel Total Energy Code (PARATEC) is a plane-wave pseudopotential program for parallel computations, http://www.nersc.gov/projects/paratec/

49.Губанов, В.А. Полуэмпирические методы молекулярных орбиталей в квантовой химии / В.А. Губанов, В.П. Жуков, А.О. Литинский. - М.: Наука. -1976.-219 С.

50.Perdew, J. P. The self-interaction correction / J. P. Perdew, A. Zunger. // Phys. Rev. В - 1981. - Vol. 23. -P.5048.

51.Perdew, J. P. Atoms, molecules, solids, and surfaces: Applications of the generalized gradient approximation for exchange and correlation / J. P. Perdew [et al.] // Phys. Rev. В - 1992. - Vol. 46, No.l 1. - P. 6671-6687.

52.Durrant, P. J. Introduction to Advanced Inorganic Chemistry / P. J. Durrant, B. Durrant//Wiley & Sons, New York.-1962.- P. 118-121.

53.Kah, C. L. Stability and Electronic Properties of Atomistically-Engineered 2D Boron Sheets / C. L. Kah, R. Pandey// J. Phys. Chem. C. -2007. - Vol.111.-P.2906 -2912.

54.Szwacki, N. G. B80 Fullerene: An Ab Initio Prediction of Geometry, Stability, and Electronic Structure / N. G. Szwacki, A. Sadrzadeh, В. I. Yakobson // Phys. Rev. Lett. - 2007.- Vol. 98. - P. 166804.

55.Wang, Q. Stability and charge transfer of C3B ordered structures / Q. Wang, L.-Q. Chen, J. Annett // Phys. Rev. B. - 1996. - Vol. 54, № 4. - P. 2271-2275.

56.Ивановский, А.Л. Квантовая химия в материаловедении. Бор, его сплавы и соединения / А.Л. Ивановский, Т.П. Швейкин. // Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург», 1997.-400с.

57.3апороцкова, И. В. Углеродные и неуглеродные наноматериалы и композитные структуры на их основе: строение и электронные свойства [Текст]-.[монография] / И.В. Запороцкова; Гос. образоват. учреждение высш. проф. образования «Волгогр. гос. ун-т». - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2009.-490 с.

58.Radny, М. W. Properties of Boron Carbide Nanotubes: Density-Functional-Based Tight-Binding Calculations / O. Ponomarenko, M. W. Radny, P. V. Smith // Phys. Rev. B. - 2003. - Vol. 67. - P. 125401.

59.McGuire, K. Synthesis and Raman Characterization of Boron-Doped SingleWalled Carbon Nanotubes / K. McGuire [et al.] // Carbon. - 2005. - Vol. 43. - P. 219-227.

60.Han, W. Q. Boron-Doped Carbon Nanotubes Prepared through a Substitution Reaction / W. Q. Han [et al.] // Chem. Phys. Lett. - 1999. - Vol. 299. - P. 368373.

61.Wu, Y.Y. Superconducting MgB2 nanowires / Y.Y. Wu, B. Messer, P. D. Yang // Adv. Mater. - 2001. - V. 13. - P. 1487.

62.Yun, S.H., Wu, J. Z., Dias. A., Gao, X., Karlsson, U. O. / Appl. Phys. Lett. -

2005.-V. 87.-P. 113109.

63.Yun, S. H., Wu, J. Z., Dibos, A., Zou, X. D., Karlsson, U. O., Nano Lett. -

2006.-V. 6.-P. 385.

64. P. J. Cao, H.W. Liu, F. Shen, Y. G.Wang and H.-J.Gao, J.Mater. Res., 2003, 18, 1686.

65.F. Liu, P. J. Cao, H. R. Zhang, J. Q. Li and H.-J.Gao, Nanotechnology, 2004, 15, 949.

66. Liu, F. Fabrication of carbon nanotube bundles and measurement of field electron emission properties/ F. Liu, P. J. Cao,H. R. Zhang, C.M. Shen, J, Q. Li, H.-J.Gao // J. Cryst. Growth. - 2005. - V. 274. - P. 126.

67. Liu, F. Novel nanopyramid arrays of magnetite / F. Liu, P. J. Cao [et al.] // Adv. Mater. - 2005. - V. 17. - P. 1893.

68.Tian, J. F. A New Route to Single Crystalline Vanadium Dioxide Nanoflakes via Thermal Reduction / J. F. Tian, F. Liu, [et al.] // J. Mater. Res. - 2007. - V. 22.-P. 1921.

69.Tian, J. F. Boron Carbide and Silicon Oxide Hetero-nanonecklaces via Temperature Modulation / J. F. Tian, X. J. Wang [et al.] // Cryst. Growth Des. -2008.-V. 8.-P. 3160-3164.

70.Xu, T. T. Crystalline boron nanoribbons: synthesis and characterization / T. T. Xu, J. G. Zheng, N. Q. Wu [et al.] // Nano Lett. - 2004. - V. 4. - P. 963.

71.Guo, L., Singh, R. N., Kleebe, H.J. // Chem. Vap. Deposition. - 2006. - V. 12. -P. 448.

72.Cao, L. M. Well-aligned boron nanowire arrays / L. M. Cao, Z. Zhang, L. L. Sun, M. He, Y. Q. Wang, Y. C. Li, X. Y. Zhang, G. Li, J. Zhang, W. K. Wang // Adv. Mater. -2001.-V. 13.-P. 1701.

73.Wang, Y. Q. One-dimensional growth mechanism of amorphous boron nano-wires / Y. Q. Wang, X. F. Duan, L. M. Cao, W. K. Wang // Chem. Phys. Lett. -2002.-V. 359.-P. 273.

74.L. M. Cao, K. Hahn, Y. Q. Wang, C. Scheu, Z. Zhang, C. X. Gao, Y. C. Li, X. Y. Zhang, L. L. Sun and W. K. Wang//Adv. Mater. -2002. - V. 14. - P. 1294.

75.Wang, Y. Q. Amorphous feather-like boron nanowires / Y. Q. Wang, L. M. Cao, X. F. Duan // Chem. Phys. Lett. - 2003. - V. 367. - P. 495-499.

76.Zhang, Y. J. Synthesis of crystalline boron nanowires by laser ablation / Y. J. Zhang, H. Ago, M. Yumura, T. Komatsu, S. Ohshima, K. Uchida, S. Iijima // Chem. Commun.- 2002. - P. 2806.

77. Wang, Z.K. Electrical transport of tetragonal boron nanobelts / Z. K. Wang, Y. Shimizu, T. Sasaki, K. Kawaguchi, K. Kimura, N. Koshizaki // Chem. Phys. Lett.-2003.-V. 368.-P. 663

78.Meng, X.M. Conversion of a Bi Nanowire Array to an Array of Bi-Bi203 Core-Shell Nanowires and Bi203 Nanotubes / X.M. Meng, J.Q. Hu, Y. Jiang, C. S. Lee, S.T. Lee // Chem. Phys. Lett. - 2003. - V. 370. - P. 825.

79.Yi, J.-Y. Atomic structure and doping of microtubules / J.-Y. Yi, J. Bernholc // Phys. Rev. B. - 1993. - Vol. 47. - P. 1708-1711.

80.Carroll, D. L. Effects of nanodomain formation on the electronic structure of doped carbon nanotubes / D. L. Carroll [et al.] // Phys. Rev. Lett. - 1998. - Vol. 81 - P. 2332-2335.

81.Rubio, A. Stochastic heterostructures and diodium in B/N-doped carbon nanotubes / P. E. Lammert, V. H. Crespi, A. Rubio // Phys. Rev. Lett. - 2001. - Vol. 87.-P. 136402.

82.Хурсан, C.JI. Квантовая механика и квантовая химия : конспекты лекций / C.J1. Хурсан. - Уфа: Башкирский государственный университет. - 2005. -С. 109-117.

83.Войтюк, А.А. Применение метода MNDO для исследования свойств и реакционной способности молекул / А.А. Войтюк // Журнал структурной химии. - 1988.-Т.29. №1. - С. 138- 162.

84.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. 4899-4906.

85.Dewar M.J.S. A semiempirical model for the two-center repulsion integrals in the NDDO approximation / M.J.S. Dewar, W. Thiel // Theoret. Chem. Acta. -1977.-V. 46. -P.89 - 104.

86.Brounghton I. O. Bagus P.S. A study of Madellung potential effects in the ES-GA spectra of the metal in oxides / I.O. Brounghton, P.S. Bagus // J. Elect. Spectr. Related Phenom. -1980. -V. 20. № 44. - P. 261 -280.

87.Литинский A.O. Модель ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера в MNDO-расчетах межмолекулярных взаимодействий в гетерогенных системах / А.О. Литинский, И .В. Запороцкова, Н.Г. Лебедев // Журнал физической химии. - 1995. - Т. 69. № 1. - С. 189.

88.Цирельсон В.Г. Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела : учебное пособие для вузов / В.Г. Цирельсон. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. - 2010. - С. 182.

89.Бутырская Е.В. Компьютерная химия: основы теории и работа с программами Gaussian и GaussView / Е.В. Бутырская . - М.: СОЛОН-ПРЕСС. -2011.-С. 33-36.

90. Abhishek, К. Singh. Probing Properties of Boron r-Tubes by Ab Initio Calculations / K. S Abhishek,. A. Sadrzadeh, B.I. Yakobson // Nano Letters. - 2008. -V. 8.-P. 1314-1317/

91.Kunstmann, J. Constricted boron nanotubes / J. Kunstmann, A. Quandt // Chem. Phys.Lett. - 2005. - V. 402. - P. 21 -26.

92.Борознин, C.B. Электронное строение и характеристики некоторых видов борсодержащих нанотруб / И.В. Запороцкова, Е.В. Перевалова, Д.И. Поликарпов, C.B. Борознин // Вестник Волгоградского государственного университета. Секция 10: Инновационная деятельность. - 2012 - №6. - С. 81-86.

93.Борознин, C.B. ВСЗ нанотрубы: особенности электронной структуры и свойств / C.B. Борознин, И.В. Запороцкова, Е.В. Перевалова, Д.И. Поликарпов // Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов. Труды IX Международной научной конференции. -2012. - С. 131-136

94.Запороцкова, И.В. Полуэмпирические исследования борных нанотруб / И.В. Запороцкова, Е.В. Перевалова // Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро- и наноэлектроники. Труды IV российско-японского семинара. - Астрахань. - 22-23 мая 2006. - С. 136-144.

95.Запороцкова, И.В. Полуэмпирические MNDO-исследования электронно-энергетических характеристик дефектных и бездефектных нанотруб на основе атомов бора / И.В. Запороцкова, Е.В. Перевалова // Сб. «Четвертая всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике». - С.-Петербург. - 3-6 декабря 2002. - С. 78.

96.Борознин, C.B. Исследование процесса ионной проводимости ВСЗ нанотруб / И.В. Запороцкова, Е.В. Перевалова, Д.И. Поликарпов, C.B. Борознин // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. - 2012. - № 3(19). - С.130-137.

97.Лебедев, Н.Г. Квантово-химическое исследование электронно-энергетических свойств углеродных нанотрубок с вакансиями / Н.Г. Лебедев, И.В. Запороцкова И, Л.А. Чернозатонский // Сб. «Химия твердого тела и функциональные материалы», Екатеринбург, УрО РАН, 25-28 октября, 2004 г.-2004.-С. 143.

98.3апороцкова, И.В. Протонная проводимость однослойных углеродных на-нотруб: полуэмпирические исследования / И.В Запороцкова, Н.Г. Лебедев, П.А. Запороцков // Физика твердого тела. - 2006. - Т. 48. - № 4. - С. 756760.

99.Zaporotskova, I.V. Boron Nanotubes: Sorption Properties and Proton Conductivity / I.V. Zaporotskova, E.V Perevalova, N.P. Zaporotskova. // Nanoscience and Nanotechnology Letters. - 2011.- V. 3. - № 6. - P. 850.

ЮО.Запороцкова, И.В. Протонная проводимость нанотруб на основе бора / И.В. Запороцкова, Е.В. Перевалова, Н.П. Запороцкова. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2011. - Т. 14. - № 1. - С. 100.

101.Запороцкова, И.В. Адсорбция легких атомов на поверхности борных нанотруб / И.В. Запороцкова, Е.В. Перевалова, С.В. Борознин, АЛО. Степанова // Технология металлов. - 2010. - № 10. - С. 25.

102.Zaporotskova,I.V. Semi-Empirical investigation of Boron Nanotubes and Some Structure Modification on Their Base / I.V. Zaporotskova, E.V. Perevalova, P.A. Zaporotskov // Fullerenes, nanotubes, and carbon nanostructures. - 2010. - V. 18.-P. 579.

103.Запороцкова, И.В. Углеродные и неуглеродные наноматериалы и композитные структуры на их основе: строение и электронные свойства / И.В. Запороцкова // Волгоград: Изд-во Волгоградского государственного университета. - 2009. - С. 456.

104.Перевалова, Е.В. Адсорбция легких атомов на поверхности борных нанотруб / Е.В. Перевалова [и др.] // Технология металлов. - 2010. -№ 10. - С.25 -29.

105.Лебедев, Н.Г. Квантовохимический анализ взаимодействия атома водорода с боронитридными нанотрубками / Н.Г. Лебедев, И.В. Запороцкова, Л.А. Чернозатонский // Химическая физика. - 2006. - Т.25,№7. - С. 101-111.

106.Запороцкова, И.В. Исследование процесса миграции протона на поверхности однослойной борной нанотрубки / И.В. Запороцкова, Е.В. Перевалова, С.В. Борознин // Сборник «Одиннадцатая всероссийская молодежная

конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике». - С.-Петербург. - 30 ноября - 4 декабря 2009. - С. 27.

107.Поликарпов, Д.И. Углеродные нанотрубки - новый материал для очистки водно-этанольных смесей от изомеров пропанола / Д.И. Поликарпов, И.В. Запороцкова, Н.П. Поликарпова // Журнал общей химии. - 2013. - Т.83, №. 8.-С. 1372-1377.

108.Polikarpov, D.I. Carbon Nanotubes, New Material for Purification of Water-Ethanol Mixtures from Isomers of Propanol / D.I. Polikarpov, I.V. Zaporotsko-va, N.P. Polikarpova // Russian Journal of General Chemistry. - 2013. - Vol. 83, N0.8.-P. 1601-1606.

109.Поликарпов, Д.И. Адсорбция атомарного водорода на поверхности боро-углеродных нанотрубок / Д.И. Поликарпов, И.В. Запороцкова, С.В. Бороз-нин, Е.В. Борознина //Журнал общей химии. -2013. - Т.83, №. 8. - С.1351-1356

110.Polikarpov, D.I. Adsorption of Atomic Hydrogen on the Surface of the Boron-Carbon Nanotubes / D.I. Polikarpov, I.V. Zaporotskova, S.V. Boroznin, E.V. Boroznina // Russian Journal of General Chemistry. - 2013. - Vol. 83, N0.8. - P. 1580-1586.

Ш.Поликарпов, Д.И. Транспортные свойства вакансий в бороуглеродных ВСз нанотрубках / Д.И. Поликарпов, И.В. Запороцкова, С.В. Борознин, Е.В. Борознина, А.А. Крутояров // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. -2013. - Т. 16, №2. - С. 14-18.

112.Polikarpov, D.I. Vacancy Transport Properties in Boron-Carbon BC3 Nanotubes // D.I. Polikarpov, I.V. Zaporotskova, S.V. Boroznin, E.V. Boroznina // Nanoscience and Nanotechnology Letters. - 2013. - Vol. 5. - P. 1-5.

113.Polikarpov, D.I. Hydrogenation of boron-carbon nanotubes / D.I. Polikarpov, I.V. Zaporotskova, S.V. Boroznin, E.V. Boroznina, N.P. Polikarpova // Nanoscience and Nanotechnology Letters. -2013. - Vol. 5. - P. 1-5.

1 Н.Поликарпов, Д.И. Электронное строение и характеристики некоторых видов борсодержащих нанотруб / Д.И. Поликарпов, И.В. Запороцкова, С.В.

166

Борознин, Е.В. Перевалова // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 10: Инновационная деятельность. - 2012. - Вып. 6. -

C. 81-86.

115.Поликарпов, Д.И. Нанотубулярные формы бора: особенности электронно-энергетического строения и проводящих свойств / Д.И. Поликарпов, И.В. Запороцкова, С.В. Борознин, Е.В. Перевалова // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 10Инновационная деятельность. -2013.- №1 (8). - С. 44-54.

116.Polikarpov, D.I. Structure and Some properties of boron-carbon nanotubes /

D.I. Polikarpov, I.V. Zaporotskova, S.V. Boroznin, E.V. Boroznina // Nanos-cience & nanotechnology. Frascati National Laboratories INFN. Book of abstract. - 2012. - Italy, Frascati. - p. 16.

117.Polikarpov, D.I. Structure and some properties of boron nanotubes / D.I. Polikarpov, I.V. Zaporotskova, S.V. Boroznin, E.V. Boroznina // IVC-19/ICN+T 2013 and partner conferences. - 2013. - Paris, France. - NST-P2-09.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор считает приятным долгом выразить благодарность своему научному руководителю доктору физико-математических наук, профессору, Директору института приоритетных технологий Запороцковой Ирине Владимировне за большое внимание и интерес к работе диссертанта, необходимые консультации и огромное человеческое участие.

Хочется также выразить искреннюю благодарность своей жене и коллеге Поликарповой Наталье Павловне и коллективу кафедры СЭФМ Волгоградского государственного университета за помощь и моральную поддержку.