Введение
Глава 1 Обзор литературы по углеродным нанокластерам 14
1.1. Механизм образования и взаимодействий «горячих» фуллеренов 14
1.1.1 .Введение 14
1.1.2. Краткая история открытия 17
1.1.3. Модели механизма образования фуллеренов 18
1.2. Одномерные углеродные наноструктуры 31
1.2.1. Краткий исторический обзор 31
1.2.2. Методы получения одномерных углеродных наноструктур 33
1.2.2.1 Электродуговой процесс 33
1.2.2.2. Лазерное испарение 34
1.2.2.3. НіРсо процесс 36
1.2.2.4. Метод химического газофазного осаждения (chemical vapor deposition -
CVD) . 37
1.2.3. Механизмы образования одномерных углеродных наноструктур 39
1.2.3.1. Низкотемпературный каталитический процесс 39
1.2.3.2.Высокотемпературный механизм образования одностенных углеродных трубок 40
1.2.4. Структура одномерных углеродных нанокластеров 44
1.2.4.1. Одностенные углеродные нанотрубки 44
1.2.4.2. Нанотрубки, заполненные фуллеренами 46
1.2.4.3. Многостенные нанотрубки 47
1.2.4.4. Нанонити 47
1.2.5. Электронные и оптические свойства углеродных нанотрубок 49
1.2.5.1. Одностенные нанотрубки. Электронные спектры поглощения 49
1.2.5.2. Комбинационное рассеяние одномерных нанокластеров 55
1.2.5.3. Люминесцения 59
1.3. Статистические методы обработки спектральных данных в химии. Анализ главных компонент и линейный дискриминантый анализ 63
1.3.1 Многомерная статистика, что это такое? 64
1.3.2. Проекции 65
1.3.3. Сингулярное разложение 72
1.3.4 Вычисления сингулярных векторов и сингулярных значений 76
1.3.5. Анализ главных компонент 77
1.3.6. Определение числа физически значимых факторов 84
1.3.7. Линейный дискриминантный анализ 95
Глава 2. Статистический анализ спектров фуллереновых экстрактов электродуговых саж, полученных в разных условиях 98
2.1. Спектрофотометрический анализ выхода фуллеренов Сбо и С7о 98
2.1.1. Экспериментальная часть 98
2.1.2. Предварительная обработка спектров 101
2.1.3. Результаты и обсуждение 102
2.1.3.1. Факторный анализ 102
2.1.3.2. Сингулярные проекции 103
2.1.3.3. Проверка постоянства отношения Сбо/С7о 106
2.2. Сочетание статистического и масс-спектрального анализов 111
2.2.1. Введение її Ill
2.2:2. Методика 111-
2.2.3. Результаты 115
2.2.4.Выводы 123
Глава 3. Исследования.реакций " горячих" фуллеренов 124
3.1. Масс-спектральное исследование реакций.возбужденных фуллеренов С60
иС70 124
3.1.1.Введение 124
3.1.2. Экспериментальная часть : 125
3.1.3. Результаты и обсуждение 130
3.1.4. Выводы 140
3.2. Масс-спектральное исследование реакций "горячих" фуллеренов С78И С84 HI
3.2.1. Введение 141
3.2.2. Экспериментальная часть 141
3^2.3. Результаты 143
3.2.4. Обсуждение результатов 149
3.2.5. Выводы 151
3.3. Квантовохимическое моделирование реакции внедрения С2 в Сбо с образованием замкнутой оболочки 153
3.3.1. Введение 153
3.3.2. Методы вычислений 154
3.3.3. Результаты и обсуждение 155
3.3.3.1. Основной канал реакции 155
3.3.3.2. Особые случаи начальной ориентации 160
3.3.3.3. Моделирование реакции присоединения и внедрения 161
3.3.3.4. Относительная стабильность фуллеренов Сб2 164
3.3.3.5. Заключение 167
Глава 4. Механизм образования и роста фуллеренов и бакитрубок 169
Глава 5. Механизм каталитического роста углеродных нитей 178
5.1 .Экспериментальная.часть 178
5.1.1. Получение нитей 178
5.1.2. Электронная микроскопия 180
5.2. Результаты 181
5.2.1 .Сканирующая электронная микроскопия 181
5.2.2. Структура би-нитей 182
5.2.2.1. Структура би-нити типа 1 182
5.2.2.2. Структура каталитических частиц в би-нитях первого типа 188
5.2.2.3. Структура би-нити типа 2 191
5.2.2.4. Структура каталитических частиц для би-нитей второго типа 197
5.3. Обсуждение 200
Глава 6. Исследования влияния внешних взаимодействий на спектральные свойства одностенных углеродных нанотрубок 203
6.1. Введение 203
6.2. Экспериментальная часть 205
6.2.1. Очистка ОУНТ 206
6.3. Результаты и обсуждение 207
6.3.2. Определение относительной чистоты ОУНТ 209
6.3.2.1. Учет формы фонового поглощения 209
6.3.2.2 Факторы, влияющие на спектры ОУНТ 215
6.3.2.2.1. Эффект агломерации 215
6.3.2.2.2. Распределение нанотрубок по диаметрам 219
6.3.2.2.3. Обусловлено ли красное смещение химической модификацией при газофазном окислении? 221
6.3.2.2.4. Влияние молекул поверхностно активного вещества на спектр нанотрубок - 222
6.3.4. Сравнение методов очистки 225
6.3.5. Анализ точности спектрофотометрического метода определения содержания 231
6.3.5.1.Анализ спектров фонового поглощения 231
6.4. Выводы 240
Глава 7. Внутренние взаимодействия нанотрубок 241
7.1. Влияние внутренних наполнителей на оптические свойства нанотрубок
7.1.1. Введение 241
7.1.2. Экспериментальная часть 243
7.1.2.1. Получение нанотрубок, очистка и их заполнение 243
7.1.2.2. Электронная микроскопия . 244
7.1.2.3. Оптическая спектроскопия 244
7.1.3 Результаты 244
7.1.3.1. Электронная микроскопия 245
7.1.3.2. Количественное определение фактора заполнения 248
7.1.3.3 Спектрофотометрия 249
7.1.3.3.1. Количественное сравнение оптической плотности 249
7.1.3.3.2. Сравнение формы спектров нанотрубок в индивидуальном состоянии 252
7.1.3.4. Комбинационное рассеяние 256
7.1.3.4.1. КР спектры при возбуждении на 632.8 нм. Тонкие металлические трубки 258
7.1.3.4.2. КР спектры при возбуждении на 1064 нм (толстые полупроводниковые трубки) 264
7.1.3.4.2.1. Влияние агломерации наКР спектры 264
7.1.3.4.2.2. Сравнение пустых и заполненных трубок 266
7.1.4. Обсуждение результатов 271
7.1.5.Выводы 272
7.2. Исследование причин несоответствий в оптических характеристиках. Определение длины С-С связи в нанотрубках 273
7.2.1. Введение 273
7.2.2. Методы вычислений 276
7.2.3. Результаты вычислений 277
7.2.4. Выводы 280
Глава 8. Исследование возможностей преодоления внешнего Ван-дер-Ваальсового взаимодействия между одностенными углеродными нанотрубками 282
8.1. Введение 282
8.2. Сравнительные исследования взаимодействий нанотрубок с различными полисопряженными полимерами 283
8.2.1. Введение 283
8.2.2. Экспериментальная часть 284
8.2.3. Результаты 285
8.2.3.1. Определение предельной концентрации ОУНТ во взвесях 285
8.2.3.2. Спектральные исследования смесей с полианилином 286
8.2.3.2.1. Взвеси в полианилине в основной форме 286
8.2.3.2.2. Взвеси нанотрубок в полианилине в допированной форме 291
8.2.3.3. Электронная микроскопия полианилиновых взвесей 294
8.2.3.2.4. Взвеси нанотрубок в MEH-PPV 295
8.3. Гамма-радиолиз водных взвесей одностенных нанотрубок 298
8.3.1. Введение 298
8.3.2. Экспериментальная часть 299
8.3.3. Результаты и обсуждение 300
8.3.4. Выводы 306
9.Выводы и основные результаты диссертации 308
Список использованной литературы
