Введение
Глава I. Сборка молекул фуллерена из углеродного пара и ее аналитическое описание . 23
1.1. Квантовохимическое моделирование сборки молекул фуллерена из атомов углерода. 23
1.2. Модель сокращенного описания сборки молекулы фуллерена из многоколыдевых углеродных кластеров . 32
Приложение к главе I. 49
Выводы из главы I. 56
Глава II. Расчет образования фуллеренов в разрядной дуговой камере и его экспериментальная проверка 58
11.1. Моделирование дуги в атмосфере инертного газа с испаряемым анодом как источника углерода. 58
11.2. Расчет газоплазменной струи, формируемой фуллереновой дугой. 74
11.3. Расчет эволюции углерода в газовой струе. 81
11.4. Роль геометрии разрядной камеры в образовании фуллеренов. 99
11.4.1. Оптимизация геометрии дугового синтеза фуллеренов. 99
11.4.2. Двухсторонняя подача газа и анализ трехмерной геометрии. 110
11.5. Проверка модели сборки фуллеренов с помощью зондовых экспериментов по осаждению фуллерен-содержащей сажи . 129
11.6. Качественные модельные расчеты газодинамики камеры и опыт эксплуатации дуговых установок нового поколения для производства фуллеренов 139
Выводы из главы II. 142
Приложение к главе II. 144
Глава III. Механизм и расчеты образования углеродных нанотрубок из частиц катализатора, пересыщенных углеродом . 150
111.1. Формулировка модели. 150
111.2. Результаты расчета модели с заданным пересыщением и соответствие модели экспериментам по выращиванию нанотрубок химическими методами. 161
111.3. Кинетическая задача роста нанотрубок из каталитических наночастиц. 169
111.3.1. Задача нуклеации нанотрубок на поверхности сферических каталитических частиц различных размеров . 169
111.3.2. Анализ установившегося роста нанотрубок методами квантовой химии. Диаграмма индивидиуальные малостенные нанотрубки- пучки одностенных нанотрубок- многостенные нанотрубки в координатах «температура - диаметр каталитической частицы» 180
111.3.3. Кинетическая задача роста углеродных нанотрубок из каталитических частиц в порах нанопористой подложки. 186
111.3.4. Кинетика пересыщения и «бамбуковые» нанотрубки. 194
111.3.5. Возможность расчета катализатора при химическом методе выращивания углеродных нанотрубок. 195
111.4. Расчет условий синтеза сверхдлинных углеродных нанотрубок как иллюстрация возможных приложений теории CVD - синтеза 202
111.5. Механизм получения углеродных нанотрубок в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) - варианта твердофазного каталитическогосинтеза. 213
111,5.1. СВС-синтез в системах фторопласт-литий и сода-магний без использования катализатора. 213
111.5.2. Влияние катализатора на морфологию продукта СВС-синтеза. 215
Приложения к главе III. 223
Выводы из главы III. 237
Глава IV. Модели формирования нанотрубок в методах их синтеза, отличных от CVD, и применимость этих моделей для развития новых технологий производства нанотрубок . 238
IV.l. О механизме зарождения нанотрубок при электрохимическом методе их синтеза и возможные перспективы такого синтеза . 238
IV.2. Квантовохимическое моделирование взаимодействия открытых нанотрубок с атомами металла в газовой фазе и механизм формирования однослойных нанотрубок в дуге. 262
IV.2.1. О возможности сборки открытых нанотрубок в присутствии катализатора. 262
IV.2.2. Модель роста однослойных нанотрубок в дуге. 274
Выводы по главе IV. 278
Основные результаты и выводы. 280
Список цитируемой литературы. 283
Список основных публикаций по теме диссертации. 302
Номенклатура использованных сокращений 306
