Введение
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1 Нанотубулярные материалы: структура и свойства 18
1.1 Классификация нанотубулярных структур , 19
1.2 Электронное строение углеродных нанотрубок 24
1.3 Физические свойства нанотрубок 31
1.3.1 Проводящие свойства углеродных нанотрубок 31
1.3.2 Фононные свойства нанотрубок 38
1.3.3 Механические свойства нанотрубок 41
1.4 Основные методы синтеза нанотрубок 44
1.5 Адсорбционные свойства углеродных нанотрубок 49
1 .6 Неуглеродные нанотубулярные структуры 54
1.7 Модели образования и роста углеродных нанотрубок 56
1.7.1 Зарождение нанотрубок на полиеновых кольцах 57
1.7.2 Зарождение нанотрубок на полусфере фуллерена 58
1.8 Применение нанотубулярных структур в науке и технике 62
1.8.1 Жидкостные и газовые устройства 62
1.8.2 Применение остриев нанотрубок 63
1.8.3 Углеродные нанотрубки в электронике 64
ГЛАВА 2 Методы исследования физико-химических свойств нанотубулярных материалов 69
2.1 Кластерные модели твердых тел 69
2.1.1 Модель молекулярного кластера 71
2.1.2 Модель квазимолекулярной расширенной элементарной ячейки 74
2.1.3 Модель периодического кластера 75
2.1.4 Основные требования для кластерных моделей 78
2.1.5 Энергетические характеристики зонной структуры твердых тел в
кластерных моделях 79
2.2 Модель ионно-встроенного орбитально-стехиометрического кластера 80
2.2.1 Модель псевдомолекулярного орбитально-стехиометрического кластера. Качественная теория 81
2.2.2 Выбор локализованных орбиталей 84
2.2.3 Модель ионно-встроенного орбитально-стехиометрического кластер ра 87
2.3 Модель ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера 95
2.4 Модель ионно-встроенного стехиометрического кластера .. .99
2.5 Электронное строение углеродных и неуглеродных нанотрубок 101
2.5.1 Электронное строение углеродных нанотрубок 101
2.5.2 Электронное строение боронитридных нанотрубок 108
2.5.3 Электронное строение нового класса неуглеродных нанотрубок на основе фосфида алюминия 113
2.5.4 Электронное строение боронитридных нанотрубок нового класса
типа «хаекелит» , 117
2.6 Применение модели ОСК к исследованию возможности существования ферромагнитной фазы углерода 123
2.7 Выводы 126
ГЛАВА 3 Адсорбция атомов водорода и фтора на поверхности углеродных и
боронитридных нанотрубок 127
3.1 Электронное строение одноатомных гидридов углеродных нанотрубок 127
3.2 Электронное строение многоатомных гидридов углеродных нанотрубок 134
3.3 Атомарная гидрогенизация углеродных нанотрубок 137
3.3.1 Адсорбция атома водорода на поверхности (6, 6) нанотрубки 137
3.3.2 Адсорбция атома водорода на поверхности (10, 0) нанотрубки .143
3.3.3 Адсорбция атома водорода на поверхности хиральных нанотрубок 145
3.4 Атомарное фторирование углеродных нанотрубок ,. 147
3.5 Хиральный адсорбционный эффект 154
3.6 Гидрогенизация боронитридных нанотрубок 158
3.6,1 Электронное строение гидридов боронитридных нанотрубок 158
3
3.6.2 Атомарная гидрогенизация боронитридных нанотрубок 166
3.6.3 Исследование миграции атома водорода по поверхности боронит -ридной нанотрубки 168
3.7 Проблемы водородной энергетики. Основы технологии насыщения углеродных нанотрубок водородом 170
3.8 Выводы 172
ГЛАВА 4 Механизмы образования углеродных нанотрубок на поверхности алмаза 174
4.1 Механизм сорбции углеродных частиц на (111) поверхности алмаза 175
4.1.1 Адсорбция атомарного углерода на поверхности алмаза 175
4.1.2 Адсорбция димеров и тримеров углерода 180
4.2 Механизм зарождения и роста углеродных нанотрубок «zig-zag» типа на
(111) поверхности алмаза 182
4.2.1 Формирование (6,0) нанотрубки на (111) поверхности алмаза 182
4.2.2 Формирование (6,0) нанотрубки димерами углерода 187
4.2.3 Формирование (6,0) нанотрубки тримерами углерода 189
4.2.4. Формирование (6, 0) нанотрубки полиеновыми кольцами 191
4.3 Выводы 194
ГЛАВА 5 Пьезоэлектрические свойства углеродных и боронитридных нанотру бок 195
5.1 Электронное строение сегнетоэлектрических кристаллов 197
5.1.1 Электронная структура сегнетоэлектриков KDP-типа 197
5.1.2 Электронное строение сегнетоэлектрика нитрита натрия 200
5.1.3 Электронное строение поливинилиденфторида с дефектами замещения 201
5.2 Метод расчета пьезоэлектрических характеристик нанотрубок 205
5.3 Пьезоэлектрические константы боронитридных нанотрубок 208
5.4 Влияние точечных дефектов на пьезоэлектрические свойства боронитридных нанотрубок 213
5.5 Пьезоэлектрические константы углеродных нанотрубок 215
5.6 Выводы 218
ГЛАВА 6 Исследование физических свойств углеродных нанотрубок 219
6.1 Проводимость углеродных нанотрубок 219
6.1.1 Расчет проводимости однослойных углеродных нанотрубок 219
6.1.2 Тензор проводимости многослойных углеродных нанотрубок .225
6.2 Фононный спектр углеродных нанотрубок 232
6.2.1 Фононный спектр однослойных углеродных нанотрубок 232
6.2.2 Фононный спектр двухслойных углеродных нанотрубок 238
6.2.3 Учет ангармонических поправок межатомного потенциала 24]
6.3 Косвенное взаимодействие примесных спинов 250
6.4 Учет электрон-фононного взаимодействия 256
6.5 Выводы 267
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 269
ЛИТЕРАТУРА 275
