Електронна будова і електромеханічні властивості вуглецевих нанотрубок - Автореферат

Унікальність наноструктур полягає в тому, що їх властивості стають залежними від форми та розмірів, по-перше, за рахунок утворення на їх границях потенційних барєрів, які обмежують рух носіїв заряду або впливають на нього і, по-друге, внаслідок нелінійної залежності рівноважної концентрації дефектів від розмірів наноструктур. Одними з найпривабливіших з наукової точки зору наноматеріалів, визнаних у світі, є наноструктури вуглецю - графенові і діамантоподібні плівки, фулерени і нанотрубки, причому останні виявляють унікальну анізотропію структури і властивостей. Зокрема при деформації змінюються такі важливі характеристики електронної структури вуглецевих нанотрубок (ВНТ), як ширина забороненої зони, концентрація носіїв заряду, фононний спектр і тому подібне. Мета роботи полягає у виявленні особливостей електронної структури, електропровідності і пружних властивостей масиву вуглецевих нанотрубок різного типу і встановленні залежності їх характеристик від деформації. Отримані при розробці дисертаційної роботи експериментальні та теоретичні результати, що описують механізми утворення нанотрубок, електронну структуру і електромеханічні властивості вуглецевих наноматеріалів, можуть бути використані для розробки методики сертифікації дефектності вуглецевих нанотрубок, створення варисторів, надчутливих сенсорів, зокрема тензорезисторів.Слід чекати, що незначне збільшення товщини стінки в ВНТ і поява внутрішньої напруги приведе до зменшення ступеня перекриття хвилевих функцій ?-електронів, слабо звязаних зі своїми атомами, а також до зміни параметрів електронної структури і зменшення електропровідності, особливо для багатошарових нанотрубок малого діаметру. Спостерігається три типи залежностей: лінійна відповідно до закону Гука для нанотрубок діаметром 43 і 54 нм; квадратична (F ~ ?D2) для нанотрубок діаметром 22 нм і для самих тонких одношарових діаметром 1,6 нм F ~ ?D5 при ?D ? 0,4 нм. Для нанотрубок з радіусом 11 нм (? ? 6%) показник ступеня знижується до n ?= 2 при малому ступені деформації, а для нанотрубок з найбільшим радіусом: 21,5 нм (? ? 4%) і 27 нм (? ? 4%) виконується закон Гука (n ?= 1). ЧЕТВЕРТИЙ розділ «Електронна структура і електромеханічні властивості вуглецевих нанотрубок та їх композитів з терморозширеним графітом» присвячено дослідженню дефектності, електронної структури вільного обєму (радіуси локалізації електронів, довжина ван-дер-ваальсових звязків) вуглецевих нанотрубок, і аналізу залежності електропровідності масивів ВНТ і їх композитів з терморозширеним графітом від деформації стисканням. Вузька гаусіана (ВГ) зумовлена внеском електронів з невеликим розкидом по імпульсах ?Р, проте, відповідно до принципу невизначеності, розмір області, в якій локалізуються хвилеві функції таких електронів ?Х (невизначеність координат електрона), великий і, навпаки, широка гаусіана (ШГ), що характеризує великий розкид електронів по імпульсах, зумовлена наявністю областей малого розміру з високим ступенем локалізації електронів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ