Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок
В работе исследуется влияние дефектов на равновесную конфигурацию и электронную структуру одностенных нанотрубок. Для фрагмента (12,0)- трубки C₁₉₂ и этого же фрагмента с вакансиями простейшего типа и дефектом Уэлса—Стоуна в рамках полуэмпирического метода PM3 рассчитаны спектры поглощения в и...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2008
|
| Назва видання: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76201 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок / А.П. Попов, И.В. Бажин // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1083-1087. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-76201 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-762012015-10-31T18:42:51Z Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок Попов, А.П. Бажин, И.В. В работе исследуется влияние дефектов на равновесную конфигурацию и электронную структуру одностенных нанотрубок. Для фрагмента (12,0)- трубки C₁₉₂ и этого же фрагмента с вакансиями простейшего типа и дефектом Уэлса—Стоуна в рамках полуэмпирического метода PM3 рассчитаны спектры поглощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. У роботі досліджено вплив дефектів на рівноважну конфіґурацію та електронну структуру одностінних нанорурок. Для фраґменту (12,0)-рурки C₁₉₂ і цього ж фраґменту з вакансіями найпростішого типу та дефектом Уелса—Стоуна в рамках напівемпіричної методи PM3 розраховано спектри вбирання в інфрачервоному та ультрафіолетовому діяпазонах. Influence of defects on equilibrium configuration and electronic structure of one-wall nanotubes is investigated. For (12,0)-fragment of C₁₉₂ tube and the same fragment with vacancies of the simplest type and Wales—Stone defect, absorption spectra in infrared and ultraviolet bands are calculated within the scope of the PM3 semi-empirical method. 2008 Article Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок / А.П. Попов, И.В. Бажин // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1083-1087. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 61.48.De,71.20.Tx,73.22.-f,73.61.Wp,78.30.Na,78.40.Ri,81.05.Na http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76201 ru Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В работе исследуется влияние дефектов на равновесную конфигурацию и
электронную структуру одностенных нанотрубок. Для фрагмента (12,0)-
трубки C₁₉₂ и этого же фрагмента с вакансиями простейшего типа и дефектом Уэлса—Стоуна в рамках полуэмпирического метода PM3 рассчитаны
спектры поглощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. |
| format |
Article |
| author |
Попов, А.П. Бажин, И.В. |
| spellingShingle |
Попов, А.П. Бажин, И.В. Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| author_facet |
Попов, А.П. Бажин, И.В. |
| author_sort |
Попов, А.П. |
| title |
Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок |
| title_short |
Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок |
| title_full |
Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок |
| title_fullStr |
Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок |
| title_full_unstemmed |
Влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок |
| title_sort |
влияние дефектов на электронную структуру углеродных нанотрубок |
| publisher |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| publishDate |
2008 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76201 |
| citation_txt |
Влияние дефектов на электронную структуру углеродных
нанотрубок / А.П. Попов, И.В. Бажин // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1083-1087. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| work_keys_str_mv |
AT popovap vliâniedefektovnaélektronnuûstrukturuuglerodnyhnanotrubok AT bažiniv vliâniedefektovnaélektronnuûstrukturuuglerodnyhnanotrubok |
| first_indexed |
2025-07-06T00:38:35Z |
| last_indexed |
2025-07-06T00:38:35Z |
| _version_ |
1836855921967366144 |
| fulltext |
1083
PACS numbers: 61.48.De, 71.20.Tx, 73.22.-f, 73.61.Wp, 78.30.Na, 78.40.Ri, 81.05.Na
Влияние дефектов на электронную структуру углеродных
нанотрубок
А. П. Попов, И. В. Бажин*
Педагогический институт ФГОУ ВПО «ЮФУ»,
Ростов-на-Дону, Россия
*Донской государственный технический университет,
Ростов-на-Дону, Россия
В работе исследуется влияние дефектов на равновесную конфигурацию и
электронную структуру одностенных нанотрубок. Для фрагмента (12,0)-
трубки C192 и этого же фрагмента с вакансиями простейшего типа и дефек-
том Уэлса—Стоуна в рамках полуэмпирического метода PM3 рассчитаны
спектры поглощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах.
У роботі досліджено вплив дефектів на рівноважну конфіґурацію та елек-
тронну структуру одностінних нанорурок. Для фраґменту (12,0)-рурки
C192 і цього ж фраґменту з вакансіями найпростішого типу та дефектом
Уелса—Стоуна в рамках напівемпіричної методи PM3 розраховано спект-
ри вбирання в інфрачервоному та ультрафіолетовому діяпазонах.
Influence of defects on equilibrium configuration and electronic structure of
one-wall nanotubes is investigated. For (12,0)-fragment of C192 tube and the
same fragment with vacancies of the simplest type and Wales—Stone defect,
absorption spectra in infrared and ultraviolet bands are calculated within the
scope of the PM3 semi-empirical method.
Ключевые слова: нанотрубки, дефекты и вакансии, квантово-химические
расчеты, ИК-спектры, УФ-спектры.
(Получено 23 ноября 2007 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
В данной работе исследуется влияние дефектов на равновесную
конфигурацию и электронную структуру одностенных нанотрубок.
Косвенным подтверждением актуальности подобных исследований
служит неуменьшающийся поток работ, связанных с этой темати-
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2008, т. 6, № 4, сс. 1083—1087
© 2008 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
1084 А. П. ПОПОВ, И. В. БАЖИН
кой [1—8].
2. МЕТОД РАСЧЕТА И РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Для фрагмента (12,0)-трубки C192 и этого же фрагмента с вакансия-
ми простейшего типа и дефектом Уэлса—Стоуна [9] в рамках полу-
эмпирического метода PM3 [10—13] рассчитаны равновесная кон-
фигурация, полная энергия, теплота образования, а также спектры
поглощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Для
обозначения локальных дефектов в нанотрубках используется
классификация, предложенная в нашей предыдущей работе [14].
На рисунке 1 изображены все возможные виды дефектов, возни-
кающие в (12,0)-нанотрубке после удаления не более чем двух со-
седних атомов углерода.
Результаты вычисления полной энергии и теплоты образования
приведены в табл. 1.
Чтобы получить возможность непосредственного сравнения с
экспериментом, в данной статье приведены результаты – спектры
поглощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах (рис.
а б в
г д ж
Рис. 1. a – фрагмент (12,0)-нанотрубки C192; тот же фрагмент с вакан-
сиями: (б) V1,1D1фα, (в) V1,1D1β, (г) V2,2D2α, (д) V2,2D2β и (ж) дефектом
Уэлса—Стоуна D0D2α.
ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА ЭЛЕКТРОННУЮ СТРУКТУРУ C-НАНОТРУБОК 1085
2, 3).
Относительно простую интерпретацию допускают изменения в
спектрах поглощения в инфракрасном диапазоне, вызываемые по-
явлением вакансий (дефектами). Как показывает анализ, они связа-
ны, в первую очередь, с появлением колебательных мод, локализо-
ванных в основном вблизи области вакансии или дефекта. Измене-
ниям подвергаются также и моды, соответствующие различным ти-
пам коллективных колебаний, при этом важную роль играет степень
совместимости локальной симметрии вакансии (дефекта) с общей, в
том числе и осевой, симметрией нанотрубки. К сожалению, вследст-
вие низкой симметрии исследуемых объектов, сколько-нибудь пол-
ная классификация колебательных мод по типу симметрии не пред-
ставляется возможной.
ТАБЛИЦА 1.
C192 C191 V1,1D1α C191 V1,1D1β C192 D0D2α C190 V2,2D2α C190 V2,2D2β
E, эВ −22655 −22529 −22528 −22651 −22413 −22412
∆H,
ккал/моль
2847,3 3025,4 3047,9 2928,5 2972,6 2990,1
a
·
‚
„
‡
·
‚
„
»
М
Ъ
В
М
Т
Л
‚М
У
Т
Ъ
ё,
‡
Т
Ъ
�
У
М
У
П
.
В
‰
.
Рис. 2. Слева показаны ИК-спектры поглощения: (a) фрагмента нанотруб-
ки C192; этого же фрагмента с дефектами: (б) V1,1D1α, (в) V2,2D2α, (г) D0D2α.
Справа показаны ИК-спектры поглощения: (а) фрагмента нанотрубки C192;
этого же фрагмента с дефектами: (б) V1,1D1β, (в) V2,2D2β, (г) D0D2β.
1086 А. П. ПОПОВ, И. В. БАЖИН
Еще сложнее оказывается задача интерпретации спектров погло-
щения нанотрубок с вакансиями (дефектами) в ультрафиолетовом
диапазоне. В результате появления вакансии или дефекта спектры
поглощения в ультрафиолетовом диапазоне становятся более бога-
тыми. Из общих соображений ясно, что эти изменения вызваны
сдвигом и расщеплением энергетических уровней, что связано с по-
нижением симметрии нанотрубки, вызванной появлением вакансии
или дефекта.
В любом случае, из результатов расчетов следует, что спектры по-
глощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне могут
быть использованы для идентификации простейших вакансий и де-
фектов в нанотрубках.
ВЫВОДЫ
Характерные особенности (положения линий и их интенсивности),
наблюдаемые в спектрах поглощения в инфракрасном и ультра-
фиолетовом диапазоне, могут быть использованы для идентифика-
ции локальных дефектов в одностенных нанотрубках.
Äëèíà âîëíû, íì Äëèíà âîëíû, íì
a
á
â
ã
à
á
â
ã
Рис. 3. Слева показаны УФ-спектры поглощения: (а) фрагмента нанотруб-
ки C192; этого же фрагмента с дефектами: (б) V1,1D1α, (в) V2,2D2α, (в) D0D2α.
Справа показаны УФ-спектры поглощения: (a) фрагмента нанотрубки C192;
этого же фрагмента с дефектами (б) V1,1D1β, (в) V2,2D2β, (г) D0D2β.
ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА ЭЛЕКТРОННУЮ СТРУКТУРУ C-НАНОТРУБОК 1087
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. A. H. Nevidomskyy, G. Csanyi, and M. C. Payne, Phys. Rev. Lett., 91: 105502
(2003).
2. K. N. Nicolski, A. S. Baturin, V. S. Bormashov et al., NATO Science Series.
ICHMS’2003 (Eds. T. N. Veziroglu et al.) (2004), p. 123.
3. P. Ajayan, V. Ravikumar, and J. Charlier, Phys. Rev. Lett., 81: 1437 (1998).
4. D. Orlikowski, M. Nardelli, J. Bernholc, and C. Roland, Phys. Rev. B, 61: 14194
(2000).
5. T. Belytschko, S. Xiao, G. Schatz, and R. Ruoff, Phys. Rev. B, 65: 235430
(2002).
6. S. Mielke, D. Troya, S. Zhang, J. Li, S. Xiao et al., Chem. Phys. Lett., 390: 413
(2004).
7. C. Wei, K. Cho, and D. Srivastava, Phys. Rev. B, 67: 15407 (2003).
8. A. Andriotis, M. Menon, and D. Srivastava, J. Chem. Phys., 117: 10245 (2002).
9. A. Stone and D. Wales, Chem. Phys. Lett., 128: 501 (1986).
10. M. J. S. Dewar and W. Thiel, J. Am. Chem. Soc., 99: 4899 (1977).
11. J. J. P. Stewart, J. Comput. Chem., 10: 209 (1989).
12. J. J. P. Stewart, J. Comput. Chem., 10: 221 (1989).
13. T. Clark, A. Breindl, and G. Rauhut, J. Mol. Model., 1: 22 (1995).
14. A. P. Popov and I. V. Bazhin, NATO Science Series. ICHMS’2007 (Eds. T. N.
Veziroglu et al.) (2007), p. 795.
|