Структура и свойства многостенных углеродных нанотрубок, модифицированных облучением ионными и электронными пучками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Князев Егор Владимирович

• Князев Егор Владимирович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Князев Егор Владимирович

Введение

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

1.1 Структура и виды углеродных нанотрубок

1.2 Свойства углеродных нанотрубок

1.3 Функционализация углеродных нанотрубок

1.4 Радиационные дефекты в структуре УНТ

1.5 Модификация свойств УНТ облучением заряженными частицами

1.6 Трансформация структуры углеродных нанотрубок под действием

температурных обработок

Выводы по главе 1, постановка цели и задач работы

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Синтез слоев УНТ

2.2 Облучение и отжиг слоев МУНТ

2.3 Методы исследования морфологии и структуры МУНТ

2.4 Исследование химического состояния поверхности МУНТ

2.5 Математическое моделирование структурных изменений графена при введении дефектов

2.6 Электрофизические исследования

Выводы по главе

ГЛАВА 3 МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ УНТ ОБЛУЧЕНИЕМ И ОТЖИГАМИ В ИНЕРТНОЙ СРЕДЕ

3.1 Характеризация исходных МУНТ

3.2 Исследование влияния облучения ионами аргона на структуру МУНТ

3.3 Влияние электронного облучения на структуру МУНТ

3.4 Исследование морфологии и структуры МУНТ после электронного облучения и термической обработки

3.5 Исследование влияния последовательной обработки облучением ионами аргона и отжига в инертной среде на структуру МУНТ

3.6 Оптические свойства МУНТ, подверженных облучению ионами аргона и электронами

3.7 Математическое моделирование структуры графенового слоя

насыщенного дефектами

Выводы по главе

4. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОБЛУЧЕНИЯ ОТЖИГА В ИНЕРТНОЙ СРЕДЕ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МУНТ

4.1 Исследование химического состояния МУНТ при радиационных воздействиях и отжиге в инертной среде

4.2 Влияние дефектов на электрическое сопротивление МУНТ

Выводы по главе

ВЫВОДЫ

Список литературы

Приложения

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и свойства многостенных углеродных нанотрубок, модифицированных облучением ионными и электронными пучками»

Актуальность темы.

Многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ) представляют собой 1 -D структуру из коаксиально свернутых графеновых слоев. [54] Уникальные физико-химические характеристики МУНТ позволяют применять их в различных областях науки и техники. Углеродные нанотрубки активно применяются при создании элементов литий-ионных аккумуляторов, композиционных материалов, красителей, суперконденсаторов, сорбентов, автоэмиссионных катодов, фильтров и т.д.

В настоящее время актуальными являются вопросы экологического мониторинга, охраны труда на производстве, а также контроля технологических процессов. Существует необходимость создания чувствительных газовых датчиков, способных регистрировать малые концентрации газов, обладая при этом стабильными эксплуатационными характеристиками и малыми габаритами. Одним из вариантов такого рода датчиков являются резистивные газовые сенсоры на основе углеродных нанотрубок. При этом используются как отдельные трубки, так и нанокомпозитные материалы МУНТ/оксиды металлов [17], где оксиды металлов используются в качестве компонента чувствительного к сорбции газов, а углеродные нанотрубки в качестве темплатной основы. Применение наноматериалов при создании резистивных газовых сенсоров позволяет существенно уменьшить геометрические размеры газовых датчиков при сохранении высокой чувствительности к анализируемым газам. Однако отмечается недостаточная чувствительность и низкая селективность к различным типам газов у такого рода сенсоров. [31,120] Это обусловлено высокими значениями электропроводности МУНТ, вследствие чего наблюдается шунтирующий эффект, несколько снижающий отклик сенсорной структуры. Таким образом, существует необходимость

повышения сопротивления МУНТ, для улучшения чувствительности и селективности газовых микро и наносенсоров на основе композитов МУНТ/оксиды металлов. [123]

Степень разработанности темы исследования.

Наиболее простым и экономически выгодным способом получения

МУНТ является метод CVD (chemical vapor deposition). Синтез углеродных

нанотрубок данным способом основан на пиролизе углеводсодержащий

прекурсоров в присутствии металлического катализатора.[12,16] При этом

состав углеводородного сырья и катализатор определяют структурные

особенности синтезируемых МУНТ. [68] Области применения МУНТ

накладывают ограничения на характеристики используемых материалов.

Достаточно актуальной задачей является разработка методов управления

физико-химическим свойствами углеродных наноматериалов. [33] Это

обусловлено тем, что синтез наноматериалов методом CVD с заранее

заданным набором характеристик практически не возможен. [112] Для

управления и модификации свойствами углеродных нанотрубок

применяются различные способы функционализации МУНТ. При этом

изменяются структура и химическое состояние МУНТ, что позволяет

модифицировать физико-химические свойства в соответствии с

поставленными целями и задачами. [1,44,97] Существующие способы

модификации свойств углеродных нанотрубок подразделяются на методы

ковалентной и не ковалентной функционализации.[9] При этом ковалентная

фунционализация подразумевает образование химических связей между

поверхностью МУНТ и химическими агентами, а также образование

функциональных групп способных к дальнейшим химическим

преобразованиям. Нековалентная функционализация, в свою очередь,

сопровождается образованием со структурой МУНТ ван-дер-ваальсовыми,

электростатическими и другими силами. Реализация механизмов

функционализации заключается в нескольких процессах: обработка в

химических реагентах с целью образования функциональных

5

комплексов[50], нанесение на внешнюю поверхность органических и неорганических материалов[2], заполнение внутреннего объема МУНТ[104] и непосредственное воздействие на структуру нанотрубки путем лазерного и радиационного облучения, а также отжигов в инертной среде [3].

Особенности строения углеродных нанотрубок, количество слоев, легирующие примеси и дефекты графеновых слоев оказывают определяющее влияние на электрофизические, механические, а также сорбционные свойства нанотрубок. Таким образом, изменяя структуру и морфологию нанотрубок можно добиться изменения свойств МУНТ и их ансамблей. К способам, которыми можно добиться изменения структуры углеродных нанотрубок относятся ионное [3,106] и электронное [28] облучение. При облучении заряженными частицами в структуре МУНТ генерируются точечные дефекты (вакансии и междоузлия) в графеновых слоях, а также топологические дефекты образованные поворотом С-С связи(SW-дефекты). Образование дефектов в графеновых слоях стенок нанотрубок приводит к изменению их геометрических параметров и, как следствие, приводит к изменению взаимодействия между графеновыми слоями МУНТ [76]. При высоких дозах облучения возможно образование крупных протяженных дефектов в структуре нанотрубок [82].

Облучение углеродных нанотрубок стационарными потоками ионов аргона (Лг+) и электронов приводит к изменению структуры нанотрубок. При этом в структуре графеновых слоев формируются дефекты, изменяющие транспортные свойства для носителей заряда [81]. Применение отжига в инертной атмосфере приводит к активации процессов миграции точечных дефектов. При этом в случае взаимодействия вакансии и междоузельного атома, протекают процессы восстановления структуры графенового слоя [89], однако, при больших концентрациях дефектов в стенке нанотрубки после отжига могут формироваться дефектные области [94]. Наличие в структуре таких областей оказывает существенное влияние на электрическое сопротивление нанотрубок и их ансамблей.[ 13,81]

Условия радиационных и термических обработок, позволяющие формировать стабильные дефекты в структуре углеродных нанотрубок, а также их связь с электрическим сопротивлением как индивидуальных, так и ансамблей нанотрубок исследованы не достаточно. Поэтому исследование влияния структурных дефектов на электрическое сопротивление углеродных нанотрубок является актуальной задачей, на решение которой направлено диссертационное исследование.

Научная новизна.

1. Показано, что в результате облучения углеродных нанотрубок ионами аргона с энергией Е = 5 кеУ, флюенсом ф=1016 ^-2, происходит разрушение кристаллической структуры графеновых слоев, что сказывается на химическом состоянии поверхности МУНТ. В спектре С^ отсутствуют компоненты, соответствующие углероду в составе

Л

карбоксильных (СООН) и карбонатных групп ((С03)-).

2. Последовательная обработка облучением ионами аргона с энергией Е = 5 keV, и флюенсом потока ф=1016 ^-2, и отжигом при температуре 900 0С в атмосфере аргона, приводит к образованию крупных структурных деформаций в стенках МУНТ размером 20 - 30 nm.

3. Установлено, что последовательное облучение электронным пучком, с энергией Е = 3 МеУ, и флюенсом ф=1016 ^-2, и отжиг, при 900 0С атмосфере аргона, приводит к образованию на поверхности нанотрубок крупных дефектов в виде разрывов графеновых слоев размером от 5 до 50 nm. Данная структура внешних графеновых слоев сказывается на химическом состоянии поверхности нанотрубок. Увеличивается доля углерода, связанного с кислородом двойной химической связью (С=О) с ~3,5% до ~12%.

4. Показано, что последовательная обработка МУНТ потоком ионов аргона энергией Е = 5 кеУ, флюенсом ф=1016 ^-2, и последующий отжиг, при 900 0С атмосфере аргона, приводит к увеличению среднего

значения электрического сопротивлений ансамблей МУНТ в 4 раза по сравнению со значением электрического сопротивления ансамблей исходных МУНТ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. В структуре МУНТ после облучения ионами аргона и с энергией Е = 5 кеУ, флюенсом ф=1016 ^-2, и отжига, при 900 0С атмосфере аргона присутствуют крупные дефектные области, искривляющие всю толщину стенки нанотрубки.

2. Последовательное облучение электронами (Е = 3 МеУ, ф=1016 ^-2) и отжиг в инертной среде приводят к образованию во внешних графеновых слоях МУНТ крупных вакансионных дефектов размером от 5 до 50 nm.

3. Применение последовательных облучения ионами аргона с энергией Е = 5 кеУ, флюенсом ф=1016 и термообработки в атмосфере аргона при 900 0С повышает среднее значение электрического сопротивления ансамблей МУНТ увеличивается в 4 раза.

Степень достоверности полученных результатов подтверждается во производимостью результатов при неоднократном повторении экспериментов, корреляцией данных, полученных с использованием высокочувствительных методов анализа (РФЭС, ПЭМ, КРС, ЭДА, РЭМ), реализуемых на современном аналитическом оборудовании. Полученные результаты неоднократно докладывались и обсуждались на всероссийских и международных конференциях и семинарах.

Методы исследования. В диссертационной работе на начальных этапах проводилась подготовка материалов исследования путем синтеза и химической очистки слоев МУНТ. На втором этапе МУНТ отделялись от подложки и диспергировались ультразвуком в этаноле и методом спрея наносились на подложку для последующего облучения и отжига в инертной среде. На каждом этапе

обработок образцы исследовались методами ПЭМ, КРС, РФЭС, а также проходили исследования электрофизических характеристик.

Теоретическая значимость.

Теоретическая значимость полученных в работе данных заключается в расширении знаний о природе физических процессов, протекающих при облучении многостенных углеродных нанотрубок ионными и электронными пучками, а также отжигов в инертной среде. Разработано теоретическое обоснование основ управления электрическим сопротивлением МУНТ и принципов формирования кислородсодержащих групп на поверхности МУНТ.

Показана зависимость химического состояния поверхности МУНТ от типа и интенсивности радиационного воздействия и последующих термической обработки.

Показано влияние ионного и электронного облучения и последующего отжига в инертной среде на структуру углеродных нанотрубок и электрическое сопротивление ансамблей МУНТ.

Практическая значимость.

Предложены режимы облучения ионами аргона с энергией пучка 5 кеУ, флюенсом потока ф=1016 ^-2, электронами с энергией пучка 3 МеУ, и флюенсом потока ф=1016 ^-2, а также последующий отжиг в инертной среде при 900 0С, позволяющие варьировать состав кислородсодержащих групп и химическое состояние поверхности углеродных нанотрубок, а также тип и размеры дефектов структурны МУНТ.

Разработана технология последовательной обработки нанотрубок облучением ионами аргона с энергией Е = 5 кеУ, флюенсом ф=1016 и последующим отжигом в инертной среде при температуре 900 0С, позволяющие увеличить среднее значение электрического сопротивлений ансамблей МУНТ в 4 раза.

Результаты диссертационной работы используются в практической деятельности ООО «ФРЕЗАРТ СВД» в виде режимов радиационной и

термической обработки углеродных материалов для модификации ростовых дефектов и включений аморфизироанного углерода, а также для анализа состава и структуры выращиваемых углеродных материалов.

Связь работы с научными программами. Результаты диссертационного исследования использовались при выполнении научно-исследовательских работ в рамках проектов РФФИ №18-48-550009 р_а «Исследование и разработка композитных наноматериалов на основе углеродных нанотрубок для электрохимических применений», №15-48-04134 р_сибирь_а «Исследование и разработка наносенсорных структур на основе многостенных углеродных нанотрубок для экологического мониторинга, биологии и медицины», №5-48-04134 р_сибирь_а «Исследование и разработка наносенсорных структур на основе многостенных углеродных нанотрубок для экологического мониторинга, биологии и медицины». А также государственного задания ОНЦ СО РАН в соответствии с Программой ФНИ ГАН на 2013-2020 годы (номер госрегистрации проекта в системе ЕГИСУ НИОКТР АААА-А17-117041210227-8).

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и совещаниях:

Х1-я Международная конференция молодых специалистов по микро/нанотехнологиям и электронным приборам (Новосибирск, 2010).

XXV Российская конференция по электронной микроскопии РКЭМ-2014 (Черноголовка, 2014).

Всероссийская конференция «Комбинационное рассеяние -85 лет исследований» и 4-й Сибирский семинар «Спектроскопия комбинационного рассеяния света» (Красноярск, 2013).

IV Всероссийская научная молодежная школа-конференция «Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии» (Омск, 2014).

XXVI Российская конференция по электронной микроскопии в рамках международного форума "Техноюнити-РКЭМ-2016" (Зеленоград, 2016).

XXVII Российская конференция по электронной микроскопии и 5-я Школа молодых ученых «Современные методы электронной и зондовой микроскопии в исследованиях наноструктур и наноматериалов» (Черноголовка, 2018).

Международная научно-техническая конференция «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства (Омск, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020, 2021).

Международная конференция «Физическая мезомеханика. материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии» (Томск, 2020,2021).

Публикации: по материалам диссертационной работы опубликовано 37 печатных работ, из них 9 статей в журналах, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, рекомендованных ВАК, 15 статей, входящих в международные реферативные базы Web of Science и Scopus.

Личный вклад соискателя в диссертационную работу заключается в участии в постановке задач, подготовке экспериментов и образцов для исследований, в проведении электрофизических исследований, обработке и интерпретации экспериментальных результатов, участии в написании научных статей в составе авторского коллектива и подготовке их к опубликованию.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения и библиографического списка. Работа изложена на 135 страницах, включает в себя 60 рисунков, 6 таблиц и 125 ссылок на источники литературы.

Благодарности.

Выражаю благодарность научному руководителю доктору физико-математических наук, профессору В.В. Болотову, своим друзьям и коллегам - кандидату химических наук Ю.А. Стенькину, кандидату технических наук, доценту С.Н. Поворознюку, кандидату физико-математических наук В.А. Сачкову, кандидату физико-математических наук С.Н. Несову, кандидату физико-математических наук Е.В. Кану, кандидату физико-математических наук Н.А. Давлеткильдееву, кандидату физико-математических наук Е.Ю. Мосуру, кандидату физико-математических наук П.М. Корусенко, научному сотруднику И.В. Пономаревой, младшему научному сотруднику К.Е. Ивлеву, младшему научному сотруднику Д.В. Соколову, - за всестороннюю поддержку, помощь на всех этапах данной работы. Выражаю особую благодарность начальнику ОмЦКП кандидату химических наук М.В. Тренихину и инженеру НГУ А.Г. Черкову за помощь в проведении исследований методом ПЭМ. Автор также благодарит доктора физико-математических наук Г.Н. Камаева за помощь в проведении экспериментов по облучению.

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ

НАНОТРУБОК

1.1 Структура и виды углеродных нанотрубок

С молекулярной точки зрения УНТ представляют собой свернутую в графеновую плоскость, в узлах которой располагаются атомы углерода в

л

состоянии sp гибридизации (Рис.1.1). Конец трубки может закрывать полусфера, представляющая собой половинку фуллерена. В ряде случаев на конце нанотрубки может располагаться инкапсулированная частица катализатора.[13,54,103]

По количеству графеновых слоем нанотрубки разделяют на одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ) и многостенные углеродные наотрубки (МУНТ).

Рис.1.1 Сворачивание графенового листа в УНТ [105]

Для ОУНТ одним из важных параметров характеризующий структуру нанотрубки является вектор хиральности, то есть направление, вдоль которого происходит сворачивание графенового листа. [56] В зависимости от вектора хиральности подразделяют на: 1) ОУНТ типа «кресло» («armchair»), когда две стороны каждого шестиугольника ориентированы перпендикулярно оси нанотрубки, 2) ахиральные ОУНТ типа «зигзаг»

(«zigzag»), когда две стороны каждого шестиугольника ориентированы параллельно оси нанотрубки, 3)хиральные (спиралевидные) ОУНТ, когда каждая пара сторон шестиугольника расположена к оси нанотрубки под углом, отличным от 0 и 90 ° (Рис.1.2).

А

Рис.1.2 Модельное представление процесса образования УНТ путем свертки графенового листа. А - одностенная УНТ с различными векторами хиральности; В - двустенная УНТ; С - многостенная УНТ [113]

Многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ) представляют собой несколько свернутых один в другой графеновых слоя. МУНТ обладают более стабильными характеристиками по отношению к ОУНТ, что связано с наличием большего количества слоев. В основном МУНТ обладают металлическим типом проводимости. По типу сворачивания графеновых листов МУНТ разделяют на несколько основных видов: 1) матрешка (коаксиально вложенные один в один цилиндры); 2) рулон; 3) папье-маше. (Рис.1.3)

а) б) в)

Рис.1.3 Схема сворачивания основных видов МУНТ: а) матрешка; б) рулон; в) «папье-маше» [91]

Количество графеновых слоев, составляющее стенку МУНТ, а также их расположение в стенке может существенно различаться и зависит от условий синтеза нанотрубок. Межслоевое расстояние графеновых слоев близко по значению к межплоскостному расстоянию в графите и составляет ~ 0,34 пт. Межслоевое расстояние существенно зависит от дефектности нанотрубки. Существуют множество структурных типов углеродных нанотрубок и нановолокон, различающихся по типу расположения графеновых слоев, образующих стенки МУНТ нанотрубки. (Рис. 1.4) Наиболее часто встречающаяся структура МУНТ: матрешка, бамбукообразная и «стакан в стакане».

Рис. 1.4 Типы структуры МУНТ: а - монетный столб; б - вложенные конусы; в - вложенные чаши; г - многослойные УНТ; д - бамбукоподобная структура УНТ; е - УНТ со сферическими секциями; ж - полиэдрическая структура УНТ [17]

1.2 Свойства углеродных нанотрубок

Механические свойства углеродных нанотрубок

Углеродные нанотрубки характеризуются высокими показателями механических свойств: способностью выдерживать значительные напряжения не разрываясь. Теоретические работы предсказывали высокую механическую прочность и эластичность УНТ большую, чем у известных материалов. Экспериментальные данные подтвердили теоритические исследования и показали некоторые различия механических свойств ОУНТ, МУНТ и нановолокон.

Таблица 1.1 Сравнение механических свойств материалов [91]

Характеристика Графит УНВ МУНТ ОУНТ Сталь

Прочность на растяжение, ГПа 100 3-7 300-600 300-1500 0,4

Модуль упругости, ГПа 50 2-4 200-300 150-750 0,05

Предельное растяжение, % 10 1-3 20-40 20-40 26

Из данных таблицы видно, что углеродные нанотрубки обладают более высокими прочностными характеристиками по сравнению с углеродными волокнами, графитом и сталью. При этом необходимо отметить, что многостенные трубки уступают по характеристикам ОУНТ, это связано с наличием большего количества дефектов в структуре большим диаметром нанотрубок. Также исследования показали[51,116], что наличие в структуре МУНТ перемычек и бамбукоподобной структуры существенно снижает прочностные характеристики.

Электрофизические свойства углеродных нанотрубок

Проводимость углеродных нанотрубок является одним из основных свойств, определяющих их функциональное использование. Одностенную углеродную нанотрубку можно представить как бесшовный цилиндр, образованный сворачиванием графеновой плоскости. [11, 56,105, 113] Графеновая плоскость представляет собой ячеистую гексагональную структуру, в которой атомы углерода находятся в Бр2 гибридизированном состоянии. При такой конфигурации каждый атом углерода в структуре может быть описан набором базисных векторов а1 а2. Сворачивание графеновой плоскости в ОУНТ может происходить под любым углом при этом вектор направленный перпендикулярно направлению нанотрубки, полученный путем сумм векторов а1 и а2 с множителями т и и называется вектором хиральности Сь (Рис.1.8 А). [51,91,113]

С = па +

к 1 "'"2 (1)

Таким образом, каждая ОУНТ характеризуется набором индексов (и,т), а вектор Сь является длиной окружности нанотрубки. Зона Бриллюэна графена показана на рисунке 1.5 и также имеет гексагональную форму, а

негибридизованные орбитали углерода, не участвующие в образовании связи, формируют валентную зону и зону проводимости. Особенностью зонной структуры графена в том, что в шести углах зоны Бриллюэна валентная зона и зона проводимости пересекаются в одной точке, при этом уровень Ферми находится в точке касания зон (Рис.1.5 В), параллельные линии указывают разрешенные состояния в ОУНТ. Расстояние между линиями обратно пропорционально диаметру УНТ, а их угол зависит от хиральности нанотрубки или индекса (п, т). Таким образом, для определенного диаметра трубки и хиральности линии могут пересекаться с вершинами конусов (Рис.1.5 Э) и нанотрубки являются металлическими. В случае если (рис. 1.5 С), линии пересекаются в другом месте на конусах, формируется запрещенная зона, а нанотрубки проявляют полупроводниковые свойства. С увеличением диаметра ОУНТ расстояние между разрешенными состояниями уменьшается и максимально возможная ширина запрещенной зоны уменьшается. Электрические свойства ОУНТ зависят от хиральности и диаметра трубки. При определенных значениях индексов хиральности (п, т) формируются полупроводниковые или металлические ОУНТ. На Рис.1.5 Е представлена индексная карта с возможными конфигурациями индексов хиральности, с указанием типа проводимости полученной ОУНТ. Как видно, ОУНТ типа «кресло» всегда имеют металлическую проводимость. [51]

Рис. 1.5 (а) - Индексы хиральности (и, т), и вектор хиральности Сь. (Ь) -Зонная структура графена. (с) - Зонная структура полупроводниковой ОУНТ. (ё) - Зонная структура металлической ОУНТ. (е) - Индексная карта значений (и, т) при которых реализуются условия полупроводникового и металлического типа проводимости ОУНТ [51]

Высокие значения проводимости ОУНТ обусловлены квазибаллистическим механизмом проводимости. Суть данного механизма заключается в том, что носители заряда не испытывают рассеяния при движении по нанотрубке.[10]

Многостенные углеродные нанотрубки обладают металлическим типом проводимости. Структура МУНТ более дефектна, чем ОУНТ, что связано с большим числом графеновых слоев и особенностями строения. МУНТ обладают большим числом проводящих каналов соответствующих количеству графеновых слоев. Проводимость МУНТ лежит в широких диапазонах значений и зависит от диаметра, количества слоев, метода синтеза, типа структуры и дефектности.[10,71,72,74]

1.3 Функционализация углеродных нанотрубок

УНТ обладают уникальными физико-химическими свойствами, которые определяет их перспективы для научного и практического применения. Углеродные нанотрубки обладают высокой механической прочность, развитой поверхностью и низкой плотность, также они обладают широким диапазоном величин электропроводности. Такие характеристики УНТ позволяют использовать их при производстве электродов емкостных конденсаторов и литий-ионных батарей, газораспределительных слоев в топливных элементах, темплатной основы для химических, электромеханических, биологических сенсоров, фильтров, газовых сорбентов, композитных структур и т.д.[17,35,83]

Требования к структурным характеристикам и свойствам углеродных нанотрубок обусловлено областью их использоания. В ряде случаев физико-химические характеристики УНТ не удовлетворяют требованиям при создании приборов и устройств на их основе. Для придания углеродным нанотрубкам необходимых для каждого конкретного применения свойств целесообразно применять методы функционализации МУНТ.

Термин функционализация обычно обозначает присоединение различных функциональных групп на поверхности и концах углеродных нанотрубок. При этом рассматриваются два основных варианта присоединения функциональных групп: ковалентная функционализация - с образованием ковалентных связей между УНТ и функциональными группами и нековалентная функционализация при которой, взаимодействие с химическими веществами происходит за сил Ван-дер-Ваальса, электростатического или электронного взаимодействия (Рис.1.6). Под «модифицированием» понимается покрытие углеродных нанотрубок слоями органических и неорганических веществ или же декорирование поверхности УНТ наноразмерными частицами различной природы, а также изменение структуры нанотрубок под воздействием ионного, электронного облучения, лазерной абляции и отжигов в инертной среде.[9,15,50] При этом методы модифицирования нанотрубок приводят к функционализации, то есть закреплению функциональных групп на поверхности УНТ.

Рис.1.6 Возможные виды функционализации УНТ: А) функционализация на дефектах, В) ковалентная функционализация, С) нековалентная функционализация поверхностно-активными веществами, D) нековалентная функционализация полимерами и Е) заполнение внутреннего пространства УНТ [50]

Заполнение внутреннего объема УНТ подходящими электропроводящими, оптическими или магнитными материалами может приводить как, к смещению электронной плотности, так и к изменению зонной структуры нанотрубки при взаимодействии внедренного нанокристалла со стенками нанотрубки. [8,104] Внедрение донора электронов в металлические нанотрубоки может привести к увеличению электронной плотности на стенках трубок, и как следствие, увеличению проводимости композита нанокристалл/УНТ. В случае внедрения материала-акцептора электронов возможен переход системы в полупроводниковое состояние [36,99]

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Князев Егор Владимирович, 2022 год

Список литературы.

1. Алексеев А.В. Влияние функционализации углеродных нанотрубок в плазме на процесс формирования электродного композитного материала УНТ - оксид никеля / А.В. Алексеев, Е.А. Лебедев, И.М. Гаврилин, Е.П. Кицюк, Р.М. Рязанов, А.А. Дудин, А.А. Полохин, Д.Г. Громов. - Текст: непосредственный // Изв. вузов. Электроника. - 2017. -Т.22. - №2. - С. 128-137.

2. Болотов В.В. Механизмы формирования слоев нанокомпозитов на основе многостенных углеродных нанотрубок и нестехеометрического оксида олова./ В.В. Болотов, В.Е. Кан, П.М. Корусенко, С.Н. Несов, Поворознюк С.Н., Пономарева И.В., Росликов В.Е., Стенькин Ю.А., Шелягин Р.В., Князев Е.В. - Текст: непосредственный. //Физика твердого тела. - 2012. - Т. 54. - С. 154-161.

3. Болотов В.В. Функционализация индивидуальных мунт при облучении и отжиге./ В.В. Болотов, Е.В. Князев, П.М. Корусенко, С.Н. Несов, В.А. Сачков. - Текст: непосредственный. // Физика твердого тела. - 2020. - T 62. - C.1884-1894.

4. Браже Р.А. Графены и их физические свойства / Р. А. Браже, А. И. Кочаев, Р. М. Мефтахутдинов. - Ульяновск : УлГТУ, 2016. - 139 с. ISBN 978-5-9795-1572-4.- Текст: непосредственный.

5. Вин Т. Влияние топологических и радиационных дефектов на упругие характеристики углеродных нанотрубок./ Тин Ко Ко Вин, Б.М. Логинов, Ю.С. Белов и др. - Текст: непосредственный // Наукоемкие технологии. - 2011. - Т.12. - С. 45-52.

6. Гольдштейн Р.В. Мезомеханика многослойных углеродных нанотрубок и наноусов./ Р.В. Гольдштейн, В.А. Городцов, Д.С. Лисовенко. - Текст: непосредственный // Физическая мезомеханика. - 2008. - Т.11. - С.25-42

7. Давлеткильдеев Н.А. Применение электростатической силовой микроскопии для оценки проводимости индивидуальных многостенных углеродных нанотрубок./ Н.А.Давлеткильдеев, Д.В. Соколов, В.В.

Болотов, И.А. Лобов. - Текст: непосредственный // Письма в Журнал Технической Физики. -2017. - Т.43. - С.47-55.

8. Дьячков П.Н. Электронные свойства и применение нанотрубок/ П.Н. Дьячков. - Москва. Бином. Лаборатория знаний. - 2012. - 488 с. ISBN 978-5-9963-1096-8.- Текст: электронный.

9. Дьячкова Т. П. Методы функционализации и модифицирования углеродных нанотрубок / Т. П. Дьячкова А. Г.Ткачев. - Москва: Издательский дом «Спектр», 2013. - 152 с. -ISBN 978-5-4442-0050-6. -Текст: непосредственный.

10. Елецкий A.B. Транспортные свойства углеродных нанотрубок/ A.B. Елецкий.- Текст: непосредственный // Успехи физических наук. - 2009.

- Т.179. - С.225-242.

11. Елецкий, А.В. Сорбционные свойства углеродных наноструктур .Текст: непосредственный // Успехи физических наук. - 2004. - Т. 174. № 11 - С. 1191-1231.

12.Запороцкова И.В. Сенсорные свойства углеродных нанотрубок / И.В. Запороцкова, Н.П. Борознина, Ю.Н. Пархоменко, Л.В. Кожитов. - Текст: непосредственный // Известия ВУЗов. Материалы электронной техники.

- 2017. - T. 20. - C. 5-21.

13. Князев Е.В. Структура и электрофизические свойства многостенных углеродных нанотрубок, подвергнутых облучению ионами аргона. / Е.В. Князев, В.В. Болотов, К.Е. Ивлев, С.Н. Поворознюк, В.Е. Кан, Д.В. Соколов. - Текст: непосредственный. //Физика твердого тела. - 2019. - Т. 61. - С. 564-570.

14. Князев Е.В. Структура и электрофизические свойства многостенных углеродных нанотрубок, подвергнутых облучению ионами аргона/ Е.В. Князев, В.В. Болотов, К.Е. Ивлев, С.Н. Поворознюк, В.Е. Кан, Д.В. Соколов. - Текст: непосредственный // Физика твердого тела,. - 2019. -T. 61. - C. 564-570.

15.Козлов Г.В. Структурная модель эффективности ковалентной функционализации углеродных нанотрубок./ Г.В. Козлов, И.В. Долбин.-Текст: непосредственный // Изв. вузов. Химия и хим. технология. -2019. - Т. 62. - C. 118-123[

16.Кудашов А.Г. Газофазный синтез азотосодержащих углеродных нанотруб и их электронные свойства. / А.Г. Кудашов, А.В. Окотруб, Н.Ф. Юданов, А.И. Романенко, Л.Г. Булушева, А.Г. Абросимов, А.Л. Чувилин, Е.М. Пажетов, А.И. Боронин . - Текст: непосредственный // ФТТ.- 2002.- T. 44, Вып. 4.- C. 626-629.

17.Мищенко, С.В. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение / С.В. Мищенко, А.Г. Ткачев. - Москва: Машиностроение, 2008. - 320 с. ISBN 978-5-94275-407-5. - Текст: непосредственный.

18.Несов С.Н. Электронная структура азотсодержащих углеродных нанотрубок, облученных ионами аргона: исследование методами РФЭС и XANES/ Несов С.Н., Корусенко П.М., Болотов В.В., Поворознюк С.Н., Смирнов Д.А. - Текст: непосредственный // ФТТ. - 2017. - Т. 10. -С. 2006-2010. Doi: 10.21883/FTT.2017.10.44972.126

19.Стариков С.В. Мехнические свойства углеродных нанотрубок/ С.В. Стариков. - Текст: непосредственный // Физико-химическая кинетика в газовой механике. - 2010. - T.9. - C.1-4.

20.Усанов Д.А.. Влияние отжига на СВЧ-характеристики углеродных нанотрубок и нанокомпозитных материалов, созданных на их основе/ Д.А. Усанов, А.В. Скрипаль, А.В. Романов. - Текст: непосредственный // ЖТФ. - 2014. - T.84. - C. 86-91.

21. Усачёв Д.Ю. Синтез и электронная структура графена, легированного атомами азота/ Д.Ю. Усачёв, А.В. Фёдоров, О.Ю. Вилков, Сеньковский Б.В., Адамчук В.К., Андрюшечкин Б.В., Вялых Д.В. - Текст: непосредственный // ФТТ. 2013, Т. 55, C 1231-1237.

22.Хайманн Р.Б. Аллотропия углерода / Р.Б.Хайманн, С.Е.Евсюков. -Текст: непосредственный // Природа. - 2003. - № 8. - С. 66-72.

23.An Li. On Contact Resistance of Carbon Nanotubes./ Li. An, Xi. Yang, Ch. Chang. - Текст: непосредственный // IJTAN. - 2013. - V. 1.- P. 30-40. doi: 10.11159/ijtan.2013.004

24.Âstrôm J. A. Carbon Nanotube Mats and Fibers with Irradiation-Improved Mechanical Characteristics: A Theoretical Model/ J. A. Âstrôm, A. V. Krasheninnikov, and K. Nordlund. - Текст: непосредственный // Phys. Rev. Lett. - 2005. - V.93. - P. 215503.

25.Bai H. Charge mobility modification of semiconducting carbon nanotubes by intrinsic defects./ Hongcun Bai, Yujia Ma, Jinsuo Ma, Jingnan Mei, Yan Tong,Yongqiang Ji. - Текст: электронный // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. - 2017. - V. 864. - P. 012030. doi :10.1088/1742-6596/864/1/012030

26.Banhar F. Carbon nanotubes under electron irradiation: Stability of the tubes and their action as pipes for atom transport./ F. Banhart, J. X. Li, and A. V. Krasheninnikov. - Текст: непосредственный // Phys. Rev. B. - 2005. -V.71. - P. 241408R .

27.Bogdanov K. Annealing-induced structural changes of carbon onions: Highresolution transmission electron microscopy and Raman studies/ Kirill Bogdanov, Anatoly Fedorov, Vladimir Osipov, Toshiaki Enoki, Kazuyuki Takai, Takuya Hayashi, Victor Ermakov, Stanislav Moshkalev, Alexander Baranov. - Текст: непосредственный // CARBON. - 2014. - V. 73. P. - 78 -86. Doi: 10.1016/j.carbon.2014.02.041

28.Bolotov V. V. Transformation of individual MWCNTs structure after impact ion and electron irradiation./ V. V. Bolotov, V. A. Volodin, G. N. Kamayev, V. Ye. Kan, Ye. V. Knyazev, and V. A. Sachkov. - Текст: непосредственный. //AIP Conference Proceedings 2007. - 2018. - P 040002.

29.Bondavalli P. Carbon nanotubes based transistors as gas sensors: State of the art and critical review./ Paolo Bondavalli, Pierre Legagneux, Didier Pribat.-

Текст: непосредственный.// Sensors and Actuators B. - 2009. - V.140. - P. 304-318.

30.Buldum A. Contact resistance between carbon nanotubes./ Alper Buldum, Jian Ping Lu. - Текст: непосредственный // Physical review. B, Condensed matter. - 2001. - V.63. - P. 161403(R).doi: 10.1103/PhysRevB.63.161403

31.Bulusheva, L.G. Electrochemical properties of nitrogen-doped carbon nanotube anode in Li-ion batteries / L.G. Bulusheva, A.V. Okotrub, A.G. Kurenya, H.Zhang, H. Zhang, X. Chen, H. Song. - Текст: непосредственный // Carbon. - 2011. - Vol. 49. - P. 4013-4023.

32.Byrne E. M. Multiwall Nanotubes Can Be Stronger than Single Wall Nanotubes and Implications for Nanocomposite Design./ E. M. Byrne, M. A. McCarthy, Z. Xia, and W. A. Curtin. - Текст: непосредственный // Phys. Rev. Lett. - 2008. - V.103. - P. 045502.

33.Camilli L. Advances on Sensors Based on Carbon Nanotubes/ L. Camilli, M. Passacantando. - Текст: непосредственный // Chemosensors. - 2018. - V. 6. - P.62-79.

34.Casa XPS [Электронный ресурс] // URL: http://www.casaxps.com/ (дата обращения: 10.05.2022).

35.Changa H. Adsorption of NH3 and NO2 molecules on carbon nanotubes. / H. Changa, J.D. Lee,S.M. Lee, Y.H. Lee.- Текст: непосредственный. // Appl.Phys. Lett. - 2001. - V.79. - P.3863.

36.Corio P. Characterization of single wall carbon nanotubes filled with silver and with chromium compounds./ Corio P., Santos A.P., Santos P.S., Temperini M.L.A., et .all.- Текст: непосредственный // Ches. Phy. Lett. -2004. - V.383. - P. 475-480.

37.Cress C. D. Radiation effects in single-walled carbon nanotube papers./ Cory D. Cress, Christopher M. Schauerman, Brian J. Landi, Scott R. Messenger, Ryne P. Raffaelle, and Robert J. Walters. - Текст: непосредственный // Journal Of Applied Physics. - 2010. - V. 107. - P. 014316.

38.Cruz-Rosas HI. Multiwall and bamboo-like carbon nanotubes from the Allende chondrite: A probable source of asymmetry. / Cruz-Rosas HI, Riquelme F, Santiago P, Rendón L, Buhse T, Ortega-Gutiérrez F, et all. -Текст: непосредственный // PLoS ONE. - 2019. - V.14. - P. e0218750. doi:10.1371/iournal.pone.0218750

39.Cui F. Z. Excitation and Fragmentation Mechanisms in Ion-Fullerene Collisions./ F. Z. Cui, Z. J. Chen, J. Ma, G. R. Xia, and Y. Zhai. - Текст: непосредственный //Phys. Lett. A. - 2002. - V. 295. - P.5258-5261.

40.Danilchenko B.A. Low-temperature annealing of radiation-induced defects in carbon nanotube bundles/ B.A. Danilchenko, E.A. Voitsihovska, I.S. Rogutski, R.M. Rudenko, I.Y. Uvarova, I.I. Yaskovets. - Текст: непосредственный //Diamond and Related Materials. - 2017. - V. 80. - P. 113-117

41.Davletkildeev, N.A. Determination of work function in the individual carbon nanotubes using electrostatic force microscopy / N.A. Davletkildeev, D.V. Stetsko, V.V. Bolotov, Y.A. Stenkin, P.M. Korusenko, S.N. Nesov. - Текст: непосредственный // Materials Letters. - 2015. - Vol. 161. - P. 534-537.

42.Dresselhaus M. S. Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties and Applications/ M. S. Dresselhaus,. G. Dresselhaus, P. Avouris - Berlin: Springer- Heidelberg, 2001. - 448 p. - ISBN: 978-3-540-41086-7. - Текст: электронный.

43.Erickson K. Determination of the Local Chemical Structure of Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide./ Kris Erickson, Rolf Erni , Zonghoon Lee , Nasim Alem , Will Gannett , and Alex Zettl.- Текст: непосредственный.// Adv. Mater. - 2010. - V. 22. - P.4467-4472.

44.Fedoseeva Yu. V. Field emission luminescence of nanodiamonds deposited on the aligned carbon nanotube array / Yu. V. Fedoseeva, L. G. Bulusheva, A. V. Okotrub, M. A. Kanygin, D. V. Gorodetskiy,I. P. Asanov, D. V. Vyalikh, A. P. Puzyr , V. S. Bondar . - Текст: непосредственный.// SCIENTIFIC REPORTS. - 2015. - V.5. - P. 9379-1 -9379-7.

45.Ferrari A. Origin of the 1150 cm_1 Raman mode in nanocrystalline diamond./ Ferrari A., C.Robertson. - Текст: непосредственный //J. Phys Rev B. - 2001. - V.63. - P.121405. Doi: 10.1103/PhysRevB.63.121405

46.Goldstein J. Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis / J. Goldstein, D.E. Newbury, D.C. Joy, C.E. Lyman, P. Echlin, E. Lifshin, L. Sawyer, J.R. Michael. - USA, New York: Springer US, 2003. - 689 P. ISBN: 978-1-4939-6676-9. - Текст: непосредственный

47.Gómez-Navarro C. Tuning the conductance of single-walled carbon nanotubes by ion irradiation in the Anderson localization regime. / C. Gómez-Navarro, P. J. De Pablo, J. Gómez-Herrero, B. Biel, F. J.Garcia-Vidal, A. Rubio, and F. Flores. - Текст: непосредственный // Nature Mater. - 2005. - V.4. - P.534-539.

48.Gong J. Difference in Electronic structure between Diamond and Graphite./ Jianhong Gong, Shuxia Lin, Wang Li, Jun Gao. - Текст: непосредственный // Applied Mechanics and Materials. - 2012. - V. 229-231. - P. 74-77.

49.Grant P. St. Morphology of Irradiated Adjacent Single-Walled Carbon Nanotubes./ P. Steven Grant, Qing Li, Zhongpu (Leo) Zhang. - Текст: непосредственный // Applied Mechanics and Materials. - 2014. - V.553. -P.88-93.

50.Hirsch A. Functionalization of single-walled carbon nanotubes. - Текст: непосредственный. // Angewandte Chemie-International Edition. - V. 41. -P.1853-1859.

51.Hoenlein W.Carbon Nanotube Applications in Microelectronics/W. Hoenlein, F. Kreupl, G. S. Duesberg, A. P. Graham, M. Liebau, R. Seidel, E. Unger. In: Siffert P., Krimmel E.F. (eds) Silicon. - Berlin: SpringerHeidelberg. - 2004. 549 p. ISBN: 978-3-662-09897-4.- Текст: электронный. [

52.Huan, T.N. Enhancement of quaternary nitrogen doping of graphene oxide via chemical reduction prior to thermal annealing and an investigation of its electrochemical properties / T.N. Huan, T.V. Khai, Y. Kang, K.B. Shim, H.

Chung. - Текст: непосредственный //Journal of Materials Chemistry. -2012. - Vol. 22. - P. 14756-14762.

53.Huang J.Y. Dislocation Dynamics in Multiwalled Carbon Nanotubes at High Temperatures/ J.Y. Huang, F. Ding, B. I. Yakobson. - Текст: непосредственный // Physical Review Letters. - 2008. - V.100. - P. 035503-1- 035503-4. Doi: 10.1103/PhysRevLett.100.035503

54.Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon/ S. Iijima. - Текст: непосредственный //Letters to Nature. - 1991. - V. 354. - P. 56-58.

55.Iijima T. Structural and Electrical Properties of Ozone Irradiated Carbon Nanotube Yarns and Sheets./ Toru Iijima, Yasuhiro Inagaki, Hisayoshi Oshima, Takuya Iwata, Ryota Sato, et all. - Текст: непосредственный // Mater. Express. - 2012. - V. 2. - P. 357-362.

56.Ikram M. 21st Century Advanced Carbon Materials for Engineering

Applications - A Comprehensive Handbook.A./ M. Ikram, Maqsood (Eds.). -London, United Kingdom, IntechOpen. - 2021. -130p. ISBN 978-1-78985924-9.- Текст: электронный .

57.Ishaq Ah. The electrical conductivity of carbon nanotube sheets by ion beam irradiation/ Ahmad Ishaq, Long Yan, Dezhang Zhu. - Текст: непосредственный // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 2009. - V.267. - P. 1779-1782.

58. Jarvi T. T. Enhanced sputtering from nanoparticles and thin films: Size effects./ T. T. Jarvi, J. A. Pakarinen, A. Kuronen, and K. Nordlund. - Текст: непосредственный // Europhysics Letters. - 2008. - V.82. - P.26002.

59.Jia Z. Controllable and Large-Scale Synthesis of Carbon Nanostructures: A Review on Bamboo-Like Nanotubes./ Zirui Jia, Kaichang Kou, Ming Qin, Hongjing Wu, Fabrizio Puleo and Leonarda Francesca Liotta. - Текст: непосредственный // Catalysts. - 2017. - V. 7. - P. 256. doi:10.3390/catal7090256

60.Jin Ch. Vacancy Migrations in Carbon Nanotubes / Chuanhong Jin, Kazu Suenaga, Sumio Iijima. - Текст: непосредственный //Nano Letters. - 2008. - V.8. - P. 1127-1130. Doi: 10.1021/nl0732676

61.Johra F. T. Facile and safe graphene preparation on solution based platform./ Fatima Tuz Johra, Jee-Wook Lee, Woo-Gwang Jung.- Текст: непосредственный.// Journal of Industrial and Engineering Chemistry. -2014. - V. 20. - P. 2883-2887

62.Jorio A. Raman spectroscopy for carbon nanotube applications / A. Jorio, R. Saito. - Текст: непосредственный //J. Appl. Phys. - 2021. - V.129. - P. 021102-1 - 021102-27. Doi: 10.1063/5.0030809

63.Kim S. W. Surface Modifications for the Effective Dispersion of CarbonNanotubes in Solvents and Polymers. / S. W. Kim, T. Kim, Y. S. Kim еt al. - Текст: непосредственный //Carbon. - 2012. - V. 50. - P. 3 - 33.

64.Kis A. Reinforcement of single-walled carbon nanotube bundles by intertube bridging / A. Kis, G. Csanyi, J.-P. Salvetat, T.-N. Lee, E. Couteau, A. J. Kulik, W. Benoit, J. Brugger, and L. Forro. - Текст: непосредственный // Nature Mater. - 2004. - V. 3. - P.153-157

65.Kotsilkova R. Exploring thermal annealing and graphene-carbon nanotube additives to enhance crystallinity, thermal, electrical and tensile properties of aged poly (lactic) acid-based filament for 3D printing./ Rumiana Kotsilkova, Ivanka Petrova-Doycheva, Dzhihan Menseidov, Evgeni Ivanov, Alesya Paddubskaya, Polina Kuzhir. - Текст: непосредственный // Composites Science and Technology. - 2019. - V.181 - P. 107712-1-107712-9. Doi: 10.1016/j.compscitech.2019.107712

66.Krasheninnikov A. V. Ion and electron irradiation-induced effects in nanostructured materials./ A. V. Krasheninnikov, K. Nordlund. - Текст: непосредственный // J. Appl. Phys. - 2010. - V.107. - P. 071301. doi: 10.1063/1.3318261

67.Krasheninnikov A. V.. Irradiation effects in carbon nanotubes./ A. V. Krasheninnikov, K. Nordlund. - Текст: непосредственный // Nucl. Instrum. Methods Phys.Res. B. - 2004. - V.216. - P. 355-366.

68.Kudashov, A. G. Comparison of Structure and Conductivity of Multiwall Carbon Nanotubes Obtained over Ni and Ni/Fe Catalysts. / A. G. Kudashov, O. G. Abrosimov, R. G. Gorbachev, A. V. Okotrub, L. I. Yudanova, A. L. Chuvilin, A. I. Romanenko. - Текст: непосредственный // Fullerenes, nanotubes and carbon nanostructures.- 2004.- V. 12, N. 1-2.- P. 93-97.

69.Kumari R. Ion irradiation-induced, localized sp2 to sp3 hybridized carbon transformation in walls of multiwalled carbon nanotubes./ Reetu Kumari, Fouran Singh, Brajesh S. Yadav, Ravinder K. Kotnala et all. - Текст: непосредственный // Nuclear Inst. and Methods in Physics Research B. -2017. - V.412. - P.115-122.

70.Kurenya, A.G. Field emission properties of aligned CNx nanotube arrays synthesized by pyrolysis of a ferrocene/acetonitrile aerosol at different temperatures / A.G. Kurenya, L.G. Bulusheva, I.P. Asanov, O.V. Sedelnikova, A.V. Okotrub. - Текст: непосредственный // Physica status solidi (b). - 2015. - Vol. 252, №11. - P. 2524-2529.

71.Lan C. Measurement of metal/carbon nanotube contact resistance by adjusting contact length using laser ablation./ Chun Lan, Pornsak Srisungsitthisunti1 , Placidus B Amama1, Timothy S Fisher1, Xianfan Xu1, and Ronald G Reifenberger. - Текст: непосредственный // Nanotechnology . - 2008. - V.19. - P.125703

72.Lan С. Correlating electrical resistance to growth conditions for multiwalled carbon nanotubes. / Lan Chun, Placidus B. Amama, Timothy S. Fisher, Ronald G. Reifenberger .- Текст: непосредственный // Appl. Phys. Lett. -2007. - V.91. - P 093105

73.Lan C. Determining the optimal contact length for a metal/multiwalled carbon nanotube interconnect ./ C. Lan, D. N. Zakharov, R. G. Reifenberger.-Текст: непосредственный //Appl. Phys. Lett. - 2008. - V. 92. - P. 213112.

74.Lan С. Measurement of metal/carbon nanotube contact resistance by adjusting contact length using laser ablation./ Lan Chun, Pornsak Srisungsitthisunti, Placidus B Amama, Timothy S Fisher et all .- Текст: непосредственный // Nanotechnology. - 2008. - V.19. - P 125703

75.Lau, C.H. The effect of functionalization on structure and electricalconductivity of multi-walled carbon nanotubes / C.H. Lau, R. Cervini, S. Clarke R.,M.G. Markovic, J.G. Matisons, S.C. Hawkins, C.P. Huynh, G.P. Simon. - Текст: непосредственный // Journal ofNanoparticle Research. - 2008. - Vol. 10. - P. 77-88.

76.Lehtinen O. Characterization of ion-irradiation-induced defects in multi-walled carbon nanotubes./ O. Lehtinen, T. Nikitin, A.V. Krasheninnikov, L. Sun, F. Banhart, L. Khriachtchev, J. Keinonen. - Текст: непосредственный./ZNew J. Phys. - 2011. - V13. - P. 073004.

77.Li C. Quantitative Studies on the Oxygen and nitrogen functionalization ofcarbon nanotubes performed in the gas phase / C. Li, A. Zhao, W. Xia, C. Liang, M.Muhler. - Текст: непосредственный // The Journal of Physical Chemistry C. - 2012. - Vol. 116. - P. 20930-20936

78.Li J Juan. Preparing dangling bonds by nanoholes on graphene oxide nanosheets and their enhanced magnetism/ J Juan Li, Rongli Cui, Yanan Chang, Huan Huang, Xihong Guo, Jiahao Wang, Ru Liu, Kui Chen, Jianglong Kong, Gengmei Xing, Baoyun Sun. - Текст: непосредственный // RSC Adv. - 2020. - V.10. - P. 36378-36385. Doi: 10.1039/d0ra05945e

79.Liu B. From Graphite to Graphene Oxide and Graphene Oxide Quantum Dots. / Botong Liu, Juan Xie, Hui Ma, Xi Zhang g, Yue Pan, Jiawei Lv, Huan Ge, Na Ren, Haiquan Su, Xiaoji Xie, Ling Huang, Wei Huang.- Текст: непосредственный // small. - 2017. - V. 13. - P 1601001-1 - 1601001-7.

80.Lusk M. T. Nanoengineering Defect Structures on Graphene./ M. T. Lusk, L. D. Carr. - Текст: непосредственный // Phys. Rev. Lett. - 2008. - V.100. -P. 175503-1 - 175503 -4.

81.Ma Yu. Charge carrier mobility of zigzag carbon nanotubes with monovacancy defects from a first-principle crystal orbital view./ Yujia Ma , Bing Yin, Hongcun Bai, Xin Ding, et all.- Текст: непосредственный // Mater. Res. Express. - 2016. - V. 3. - P. 055016.

82.Maehashi K. Formation of single quantum dot in single-walled carbon nanotube channel using focused-ion-beam technique./ K. Maehashi, H. Ozaki, Y. Ohno, K. Inoue, K. Matsumoto, S. Seki, and S. Tagawa. - Текст: непосредственный // Appl. Phys. Lett. - 2007. - V. 90. - P. 023103. doi: 10.1063/1.2430680

83.Mazov I. Oxidation behavior of multiwall carbon nanotubes with different diameters and morphology/ Mazov I., Kuznetsov V. L., Simonova I. A., Stadnichenko A.I., Ishchenko A.V., Romanenko A.I., Tkachev E.N., Anikeeva O.B. - Текст: непосредственный // Appl. Surf. Sci. - 2012. -V.258, - P. 6272-6280.

84.Meyer J. C. Direct Imaging of Lattice Atoms and Topological Defects in Graphene Membranes/ J. C. Meyer, C. Kisielowski, R. Erni, M. D. Rossell et .all. - Текст: непосредственный // Nano Lett. - 2008. - V. 8. - P. 35823586.

85.Miko Cs.Effect of electron irradiation on the electrical properties of fibers of aligned single-walled carbon nanotubes./ Cs. Miko, M. Milas, J. W. Seo, E. Couteau, N. Barisic, R. Gaa and L. Forro. - Текст: непосредственный // Appl. Phys. Lett. - 2003. - V. 83. - P. 4622-4624.doi: 10.1063/1.1631060

86.Misak H.E. Functionalization of carbon nanotube yarn by acid treatment./ H.E. Misak, R. Asmatulu, M. O'Malley, E. Jurak & S. Mall. - Текст: непосредственный // International Journal of Smart and Nano Materials. -2014. - V.5. - P 34-43, DOI: 10.1080/19475411.2014.896426

87.Nesov S.N. Effect of carbon nanotubes irradiation by argon ions on the formation of SnO2-X/MWCNTS composite./ S.N Nesov, Korusenko P.M., Bolotov V.V., Knyazev E.V. et.all - Текст: непосредственный //Nuclear

Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. - 2017. - V. 410. - P. 222-229.

88.Ni B. A Combined Computational and Experimental Study of Ion-Beam Modification of Carbon Nanotube Bundles./ B. Ni, R. Andrews, D. Jacques, D. Qian, M. B. J. Wijesundara, Y. Choi, L.Hanley, and S. B. Sinnott,. -Текст: непосредственный //J. Phys. Chem. B. - 2001. - V.105. - P.12719 12725.

89.Nongnual T. Healing of a Vacancy Defect in a Single-Walled Carbon Nanotube by Carbon Monoxide Disproportionation/ Teeranan Nongnual, Jumras Limtrakul. - Текст: непосредственный // J. Phys. Chem. C . - 2011. - V.115. - P.4649-4655. Doi: 10.1021/jp110616c

90.Nozik A. J. Spectroscopy And Hot Electron Relaxation Dynamics In Semiconductor Quantumwells And Quantum Dots/ A. J. Nozik. - Текст: непосредственный // Annu. Rev. Phys. Chem. - 2001. - V.52. - P.193-231.

91.Overney G. Structural rigidity and low frequency vibrationalmodes of long carbon tubeles./ G. Overney , W. Zhong, D. Tomanek.- Текст: непосредственный.// Zeitschrift fuer Physik D: Atoms, Molecules and Clusters. - 1993. - V 27. - P. 93-96.

92.Padilha J.E. Energetics and stability of vacancies in carbon nanotubes/ J.E. Padilha, R.G. Amorim, A.R. Roch, A.J.R. da Silva, A. Fazzio. - Текст: непосредственный //Solid State Communications. - 2011. - V.151. - P 482486. Doi: 10.1016/j.ssc.2010.12.031

93.Park J. Atomic-Scale Mapping of Thermoelectric Power on Graphene: Role of Defects and Boundaries./ Jewook Park, Guowei He, R. M. Feenstra, and An-Ping Li.- Текст: непосредственный.// Nano Lett. - 2013. - V. 13. -P.3269-3273.

94.Peng B. Measurements of near-ultimate strength for multiwalled carbon nanotubes and irradiation-induced crosslinking improvements ./ B. Peng, M. Locascio, P. Zapol, S. Li, S. L. Mielke, G. C. Schatz, and H. D. Espinosa. -

Текст: непосредственный // Nat. Nanotechnol. - 2008. - V. 3. - P. 626631.

95.Perdew, J. P. Restoring the Density-Gradient Expansion for Exchange in Solids and Surfaces./ Perdew, J. P., Burke, K.; Ernzerhof M. - Текст: непосредственный // Phys. Rev. Lett. - 2008. - V. 100. - P. 136406.

96.Prashanth J. Advancing the Supercapacitor Materials and Technology Frontier for Improving Power Quality./ J. Prashanth, A. Manivannan, Prashant N. Kumta. - Текст: непосредственный // The Electrochemical Society Interface. - 2010. - V.19. - P. 57-62.

97.Prashanth J. Supercapacitor Materials and Technology Frontier for Improving Power Quality/ J. Prashanth, A. Manivannan, Prashant N. Kumta. - Текст: непосредственный // Advancing the The Electrochemical Society Interface. - 2010. -V.19. - P. 57-62.

98.Pregler S. K. Molecular dynamics simulations of electron and ion beam irradiation of multiwalled carbon nanotubes: The effects on failure by inner tube sliding./ S. K. Pregler, S. B. Sinnott. - Текст: непосредственный // Phys. Rev. B. - 2006. - V. 73. - P. 224106. [

99.Rahman M.M. Electric and Magnetic Properties of Co-filled Carbon Nanotube./ M.M. Rahman, M. Kisaku, T. Kishi et. all. - Текст: непосредственный // J. Phys. Soc. Jpn. - 2005. - V.74, - P. 742-745.

100. Razaq A. Review on Graphene-, Graphene Oxide-, Reduced Graphene Oxide-Based Flexible Composites: From Fabrication to Applications / Aamir Razaq, Faiza Bibi, Xiaoxiao Zheng, Raffaello Papadakis, Syed Hassan Mujtaba Jafri, Hu Li.- Текст: непосредственный //Materials. - 2022, -V.15, - P.1012.

101. Robertson, J. Diamond-like amorphous carbon. - Текст: непосредственный // Materials Science and Engineering: R: Reports. -2002. - V. 37. - № 4. - P. 129-281.

102. Sammalkorpi M. Mechanical properties of carbon nanotubes with vacancies and related defects./ M. Sammalkorpi, A. Krasheninnikov, A.

Kuronen, K. Nordlund, and K. Kaski. - Текст: непосредственный// Phys. Rev. B. - 2004. - V.70. P 245416.

103. Scarselli, M. Electronic and optoelectronic nano-devices based on carbon nanotubes / M. Scarselli, P. Castrucci, M. De Crescenzi. - Текст: непосредственный.// Journal of Physics: Condensed Matter. - 2012. - V. 31. - № 11. - P. 313202-1 - 313202-36.

104. Sceats E.L. Theoretical study of the molecular and electronic structure of one-dimensional crystals of potassium iodide and composites formed upon intercalation in single-walled carbon nanotubes./ E.L. Sceats, J.C. Green . -Текст: непосредственный. // Phys. Rev. B. - 2006. - V 73. - P. 125441125452.

105. Sheshmani Sh. Wood plastic composite using graphene nanoplatelets. / Shabnam Sheshmani, Alireza Ashori, Marzieh Arab Fashapoyeh. .- Текст: непосредственный // International Journal of Biological Macromolecules. -2013. - V. 58. - P. 1-6.

106. Shuang-Xi Xue Carbon Nanofibers from Carbon Nanotubes by 1.2 keV Ar Sputtering at Room Temperature./ Shuang-Xi Xue, Qin-Tao Li, Xian-Rui Zhao, Qin-Yi Shi, Zhi-Gang Li, and Yan-Ping Liu. - Текст: непосредственный. //Journal of Nanomaterial. - 2014. - V. 2014, - P 313095-313100.

107. Skakalova V. Ion irradiation effects on conduction in single-wall carbon nanotube networks./ V. Skakalova, A.B. Kaiser, Z. Osvath, G. Vertesy, L.P. Biro, S. Roth. - Текст: непосредственный // Appl. Phys. A. -2008. - V.90. - V. 597-602.

108. Skakalova V. Thin transparent carbon nanotube networks: effects of ion irradiation.// V. Skakalova, S. Kaiser and A. B. Roth. - Текст: непосредственный // Phys. Status Solidi B. - 2007. - V.244. - P. 41994203.

109. Stahl H. Intertube Coupling in Ropes of Single-Wall Carbon Nanotubes./ H. Stahl, J. Appenzeller, R. Martel, P. Avouris, B. Lengeler. -

Текст: непосредственный // Phys.Rev. Lett. - 2000. - V. 85. - P. 51865189.

110. Sun L. T. Nanocrystalline diamond from carbon nanotubes./ L. T. Sun, J. L. Gong, Z. Y. Zhu, D. Z. Zhu, S. X. He, and Z. X. Wang. - Текст: непосредственный // Appl. Phys. Lett. - 2004. - V. 84. - P. 2901-2903.

111. Suzuki M. Tunnel barrier formation using argon-ion irradiation and single quantum dots in multiwall carbon nanotubes./ M. Suzuki, K. Ishibashi, K. Toratani, D. Tsuya, and Y. Aoyagi. - Текст: непосредственный // Appl.Phys. Lett. - 2002. - V.81. - P.2273. doi : 10.1063/1.1507608.

112. Tao H. Carbon nanotubes and its gas-sensing applications: A review/ H. Tao, N. Anindya, Ch. S. Mukhopadhyay, Xu. Yongzhao. - Текст: непосредственный // Sensors and Actuators A: Physical. - 2019. - V. 291. -P. 107-143.

113. Tilmaciu C.-Mi. Carbon nanotube biosensors./ Carmen-Mihaela Tilmaciu, MayC.Morris.- Текст: непосредственный.// FrontiersinChemistry. - 2015. - V. 3. - P. 1-21.

114. Tolvanen A. Modifying the electronic structure of semiconducting single-walled carbon nanotubes by Ar+ ion irradiation./ A. Tolvanen, G. Buchs, P. Ruffieux, P. Groening, O. Groening, and A. V.Krasheninnikov. -Текст: непосредственный // Phys. Rev. B. - 2009. - V. 79. - P. 125430.

115. Tran, M.Q. Thermal oxidative cutting of multi-walled carbon nanotubes /M.Q. Tran, C. Tridech, A. Alfrey, A. Bismarck, M.S.P. Shaffer. -Текст: непосредственный // Carbon. - 2007. -Vol. 45. - P. 2341-2350.

116. Treacy M. M. J. Exceptionally high young's modulus observed for individual carbon nanotubes/ M. M. J. Treacy , T. W. Ebbesen, J. M. Gibson.- Текст: непосредственный.// Nature (London). - 1996. - V.381. -P. 687-680.

117. Uvarova I. Y. Accumulation and Recovery of Radiation-Induced Damages in Single-Walled Carbon Nanotube Bundles./ Irina Y. Uvarova, Roman M. Rudenko, Elena A. Voitsihovska, Ivan I. Yaskovets, Boris A.

Danilchenko. - Текст: непосредственный //Proceedings of the 2014 37th International Spring Seminar. - 2014. - P.375 - 379

118. Wang H. Review on Recent Progress in Nitrogen-Doped Graphene:Synthesis, Characterization, and Its Potential Applications / H. Wang, T. Maiyalagan,X. Wang. - Текст: непосредственный // ACS Catalysis. - 2012. - Vol. 2, № 5. - P. 781-794

119. Warner J. H. Structural transformations of carbon chains inside nanotubes. / Jamie H. Warner, Mark H. Rümmeli, Alicja Bachmatiuk, and Bernd Büchner. - Текст: непосредственный // Phys. Rev. B. - 2010. - V.81. P. 155419.

120. Wongchoosuka, C. Portable electronic nose based on carbon nanotube-SnO2 gas sensors and its application for detection of methanol contamination in whiskeys / C. Wongchoosuka, A. Wisitsoraat, A. Tuantranont, T. Kerdcharoen. . - Текст: непосредственный // Sensors and Actuators B. - 2010. - Vol. 147. - P. 392-399

121. Xu Z. Carbon nanotube's modification by focused ion beam irradiation and its healing strategies./ Z. Xu, L. Xu, F. Fang, H. Gao, W. Li. -Текст: непосредственный // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 2013. - V. 307. - P. 203-206. doi : 10.1016/j.nimb.2012.12.111.

122. Xu Z. Effects of tube diameter and chirality on the stability of singlewalled carbon nanotubes under ion irradiation./ Z. Xu, W. Zhang, Z. Zhu, C. Ren, Y. Li, and P. Huai. - Текст: непосредственный // J. Appl. Phys. -2009. - V.106. - P. 043501-1 - 043501-13.

123. Yahya, N. Carbon and Oxide Nanostructures / N. Yahya. - Springer Heidelberg Dordrecht London New York, 2011. - 416 p. ISBN 978-3-64214672-5. - Текст: непосредственный.

124. Yoo B. How Single-Walled Carbon Nanotubes are Transformed into Multiwalled Carbon Nanotubes during Heat Treatment / Byungcheon Yoo,

Ziwei Xu, Feng Ding. - Текст: непосредственный // ACS Omega. - 2021. -V. 6. - P. 4074-4079. Doi: 10.1021/acsomega.0c06133 125. Zhang J. Effect of Chemical Oxidation on the Structure of SingleWalled Carbon Nanotubes / J. Zhang, H. Zou, Q. Qing еt all. - Текст: непосредственный // J. Phys. Chem. B. - 2003. - V. 107. - P. 3712 - 3718.

Приложения

Приложение А

ООО «ФРЕЗАРТ СВД»

117041. г. Москва, ул. Баршневскан, д. 41, кв 69 Тел.:[phone] E-mail: [e-mail]

Настоящим подтверждаем, что результаты диссертационной работы Князева Егора Владимировича «Структура и свойства многостенных углеродных нанотрубок, модифицированных облучением ионными и электронными пучками», являются актуальными и используются в практической деятельности ООО «ФРЕЗАРТ СВД».

Речулктаты диссертационной работы Князева Е.В. находят применение в виде режимов термической и радиационной обработки монокристаллических и поликристаллических алмазных слоев для модификации ростовых дефектов и включений графитизированного углерода, а также для анализа структуры и состава выращиваемых материалов на основе приведенных в диссертации обширных экспериментальных данных.

В Диссертационный совет Д 212.178.14

644050, г. Омск, пр. Мира, д. 11

Справка о внедрении

Директор по науке ООО «ФРЕЗАРТ СВД».

к.ф.-м.н.

B E. Кан

Акт

Приложение Б

УТВЕРЖДАЮ

Прорёктор по учебной работе ФГШУ.&О «ОчКУ им. Ф.М. Достоевского»

Ь.Е, Кадлубович «11» мая 2022 г.

АКТ

Использования результатов диссертационной работы Князева Ыгара Владимировича «Структура и сноистин мвогосгеииьй углеродных наяотруЛок модифицирован huí облучением нонныин и

электронными пучкачи»

в ФГБОУ RO «ОмГУ им. Ф.М. Достос&икого»

Настоящим актом удостоверяется, что результаты диссертационной работы Князева F.B по исследованию способов модификации структуры многостеиных углеродных нанотрубок радиационным воздействием и отжигами в ионной с реле, а также связь структуры и физико-химических свойств углеродных нанотрубок, описанные в 3-й и 4-й главах, используются в ФГБОУ ВО «ОмГУ им. Ф.М. ДостОевскОГО» на кафедре «Общей, прикладной и медицинской физики» б учебных курсах:

1) «Современные методы исследования вещества», «Научно-исследовательская работа» для бакалавров направлений подготовки 03.03.02 «Физика», 13.03.04 «Биотехнические системы и технология»;

2) «Нанаэлектроника», «Спецпрактикум» дли магистров направления подготовка 03-04.02 «Физика».

Заведующий кафедрой

общей, прикладной и медицинской физики

J? л/

д.п. п., доцент

МЛ Панкина