Topologik halqa nuqsonlari - Tarkib Nanotubalar va ularning hosilalari va uglerodning kimyoviy xossalari

Bitta uglerod atomini mukammal (5,5) va (10,0) SWCNTlardan olib tashlash orqali uchta
osilgan bog'lanish (DB) bilan ideal yagona vakansiya (SV) yaratildi. Geometriyani
optimallashtirishdan so'ng, uchta osilgan bog'lanishli ideal SV beshburchakli halqaga va
bitta JBga o'rnatiladi (Yang va boshq.
2006a).
Demak, bu nuqson 5-1DB nuqsoni deb
ataladi (Lu va Pan
2004;
Yang va boshq.
2006a).
(5,5) SWCNT bo'lsa, ideal SVni
optimallashtirish ikki xil 5-1DB nuqsoniga olib keldi.
50-
rasmda ko'rsatilganidek,
tuzilmalar
(5,5) SV_I va (5,5) SV_II deb nomlandi. Oxirgi tuzilma avvalgisidan ko'ra energiya jihatidan
qulayroq (1,20 eV ga) ekanligi xabar qilindi.
Shunga o'xshash xatti-harakatlar (10,0) zigzag SWCNT uchun kuzatildi. Bog'lanish uzunligi
o'rganish shuni ko'rsatdiki, nuqson hosil bo'lish energiyasi nuqsonli halqa hajmi (n) ortishi
bilan ortadi ( 49b-
rasm).
Umuman olganda, LDA usuli umumlashtirilgan gradient
yaqinlashuviga qaraganda yuqori nuqson hosil qilish energiyasini berdi. SWCNTlar
nuqsonlarni shakllantirish uchun grafen varag'idan ko'ra mo'rtroq ekanligi xabar qilindi.
SWCNTlarning buzilishi nuqsonli halqa o'lchami oshgani sayin kattalashdi (Nishidate va Hasegawa
2005).
Yagona va ikki vakansiyadagi nuqsonlar
6
7
1
1
5
4
5
9
8
4
3
2
3
2
6
Qusur
hududidagi uglerod atomlari sariq rangda berilgan (Ruxsatnoma shaklidagi ma'lumot Yang va boshqalar
(2006a) bilan qayta nashr etilgan).
Mualliflik huquqi 2006 Amerika Kimyo Jamiyati)
62
50-rasm Yagona (SV) va qo'sh (DV) bo'sh ish o'rinlari konfiguratsiyasi. Ideal SV va DV bir va ikkita uglerod atomlari
toza SWCNT dan chiqarilgan va tuzilmalar bo'shashmaganligini anglatadi. (5,5) va (10,0) SWCNTs uchun ikki xil
yo'nalishdagi (I va II) bitta va ikki tomonlama vakansiyalar.
TC Dinadayalane va J. Leszczynski
(5,5) SV_I
Ideal DV (5,5)
(5,5) DV_II
(5,5) SV_II
(10,0) DV_I
(10,0) DV_II
Ideal SV (10,0)
(5,5) DV_I
Ideal DV (10,0)
(10,0) SV_I
Ideal DV (5,5)
Ideal SV (5,5)
Ideal DV (10,0)
(10,0) SV_II
Machine Translated by Google
Grafen va SWCNTlardagi di-vakansiya geometriyani optimallashtirish natijasida
sakkizburchak (585 struktura) bilan yonma-yon ikkita beshburchakga ega bo'lgan
tuzilmalarni hosil qiladi. 585 konfiguratsiyasi 555777 nuqsonli tuzilma deb ataladigan
uchta beshburchak va uchta yettiburchakdan tashkil topgan murakkab tuzilishga qayta tiklanishi mumkin.
Ikki uglerod atomini olib tashlash orqali ideal di-vakansiya hosil bo'lishi mumkin.
Ikkala
(5,5) kresloda va (10,0) zigzag SWCNTlarida ikki xil turdagi bog'lanishlar mavjudligi
sababli ikki xil yo'nalish mumkin. Geometriyani optimallashtirishdan so'ng, ideal di-
vakansiyalarga ega bo'lgan SWCNTlar kreslo va zigzag tipidagi quvurlarda ikki xil
yo'nalishda 5-8-5 (besh-sakkiz-besh a'zoli halqalar) nuqsonlarni keltirib chiqardi.
Amorim va boshqalar. di-vakansiyalardan kelib chiqadigan ushbu turdagi
konfiguratsiyalarning barqarorligini, kolba va zigzag SWCNTlarda turli xil quvur
diametrlarini hisobga olgan holda o'rganib chiqdi (Amorim va boshq.
2007).
SWCNTsdagi
585 nuqsoni quvur o'qiga nisbatan ikkita mumkin bo'lgan yo'nalishga ega: kresloda
perpendikulyar va egilgan va zigzag SWCNTlarda parallel va egilgan. (5,5) SWCNT
uchun perpendikulyar orientatsiya 3,5 eV ga egilganidan kamroq barqarordir. (8,0)
SWCNT bo'lsa, egilgan yo'nalish parallelga qaraganda 2,7 eV ga kamroq barqarordir.
Kreslolar va zigzag SWCNTlar uchun mos ravishda faqat egilgan
va parallel nuqsonlar
ko'rib chiqildi ( 51-
rasm;
Amorim va boshq.
2007).
Grafendan farqli o'laroq, 585 nuqsoni ham kresloda, ham zigzag SWCNTlarda 555777
nuqsondan ko'ra barqarorroq bo'lishi taxmin qilingan. Nanotubalardagi 585 va 555777
nuqsonlar (kreslo ham, zigzag ham) grafenga qaraganda barqarorroq. Kresloning
SWCNT diametri ortishi bilan nuqson hosil bo'lish energiyasi monoton ravishda oshadi
( 52a-
rasm).
585 nuqsoni va 555777 nuqsoni o'rtasidagi energiya farqi zigzag quvurlari
uchun 1,6 eV, kreslo SWCNTlari uchun farq esa 0,7 eV deb hisoblangan.
Zigzag
SWCNTs hosil bo'lish energiyalarida tebranishlarni ko'rsatdi va tebranishlar (n,0) zigzag
SWCNTsning yarimo'tkazgich va metall xarakteri o'rtasidagi almashinish bilan bog'liq edi
( 52b-
rasm;
Amorim va boshq.
2007).
Aslida, 555777 konfiguratsiyasi grafendagi 585 konfiguratsiyaga qaraganda barqarorroq.
besh a'zoli halqani tashkil etuvchi yangi CC aloqasi (5,5) SV_I da 1,64 Å bo'lsa, 1,55 Å
(5,5) SV_II uchun olingan (Yang va boshq.
2006a).
Lu va Pan qattiq bog'langan hisob-
kitoblar yordamida (n, n) kreslo SWCNTs uchun bir bo'sh joy nuqsoni hosil bo'lish
energiyasi kolba radiusi ortishi bilan monoton ravishda oshib borishini aniqladilar. Zigzag
(n,0) SWCNTsdagi bir vakansiyali nuqsonlarning hosil bo'lish energiya egri chizig'i davriy
bo'lib, u asosan metall (n,0) quvurlar (masalan, (6,0), (9,0), (12) bilan tavsiflanadi. ,0),
(15,0) va boshqalar) (Lu va Pan
2004).
Hisoblash tadqiqoti shuni ko'rsatdiki, (5,5) DV_II va (10,0) DV_II konfiguratsiyalari (5,5)
DV_I va (10,0) DV_I dan mos ravishda 0,97 va 0,63 eV ga nisbatan energiya jihatidan
qulayroqdir. (5,5) DV_II va (10,0) DV_II ni (5,5) SV_II va (10,0) SV_II dan osilgan
bog'langan uglerod atomlarini olib tashlash orqali olish mumkin, bu mumkin bo'lgan turlar
orasida eng barqaror konfiguratsiyalardir. quvurlarning har bir turida SV soni (Yang va
boshq.
2006a).
Uglerodning asosiy strukturaviy, elektron va kimyoviy xossalari...
63
Machine Translated by Google
Grafen engil va qattiqlik xususiyatlari tufayli nanoelektromexanik tizimlar (NEMS) uchun
asosiy material sifatida ishlatiladi (Bunch va boshq.
2007;
Robinson va boshq.
2008).
Funktsional grafen suvni ajratish va vodorod ishlab chiqarish uchun ishlatilishi
mumkin. Olimlar displeylar va sensorli ekranlar uchun shaffof o'tkazuvchi elektrodlarni
tayyorlash uchun yuqori strukturaviy va elektron sifatga ega grafen asosidagi materiallarni
ishlab chiqaradilar. Eritmani qayta ishlash va kimyoviy bug'larni cho'ktirish quyosh panellari,
batareyalar, yonilg'i xujayralari yoki vodorod saqlash kabi energiya qurilmalarida elektrod
sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan nozik plyonkalarni ishlab chiqarish uchun ideal vositadir
(Bonaccorso et al.
2015).
Grafen asosidagi rezonatorlar nanotubalarga
nisbatan sezilarli
afzalliklarga ega. Qaytarilgan grafen oksidi plyonkalari baraban rezonatorlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Yuqori Young moduli, juda past massasi va katta sirt maydoni grafenga asoslangan
rezonatorlarni massa, kuch va zaryad sensorlari sifatida ishlatish uchun juda mos keladi
(Ekinci va boshq.
2004;
Knobel va Kleland
2003;
Lavrik va Datskos
2003).
Grafen metall
tranzistor ilovalari va ballistik transport uchun ishlatilishi mumkin. Grafen qatlamining
potentsial qo'llanilishidan biri uni ajratish uchun membrana sifatida ishlatishdir (Jiang va
boshq.
2009).
Grafen elektro- va magneto-optika uchun foydali bo'lishi mumkin (Geim
2009).
Grafan (to'liq vodorodlangan grafen) nanoribbonlari keng tarmoqli bo'shlig'i
tufayli optika va
optoelektronikada juda istiqbolli ilovalarga ega. Grafen tranzistorli ilovalar uchun ham
ishlatilishi mumkin (Novoselov va boshq.
2004).
Uglerodli grafenli nano varaqlar uchun
ilovalar bo'yicha tadqiqotlar keyingi to'lqinli mikrochiplar uchun platformalar, tekis panelli
displeylar uchun dala emitent massivlarida faol materiallar sifatida foydalanishga qaratilgan;
gaz datchiklarida (Wang va boshq.
2015a),
biologik sensorlar va tibbiy tasvirlash
qurilmalarida; quyosh energiyasi hujayralarida; va foydalanish uchun yuqori
sirt maydoni elektrodlarida