Рис.1. Осевая дислокация вдоль оси УНТ. (A) Ахиральная нанотрубка в конфигурации «зигзаг» (n, 0) представляет собой идеальный кристалл и может быть трансформирована в хиральную нанотрубку (B) с вектором Бюргерса (выделен красным на рисунках B-D). Хиральные нанотрубки (n, 1) на рисунке (С) и (n, 2) на рисунке (D) имеют винтовую дислокацию вдоль оси УНТ. (E) Изменение свободной энергии в процессе роста УНТ.
Рис.2. Процесс нуклеации следующего атомного ряда на растущем крае нанотрубки (оранжевый; поверхность катализатора обозначена синим): (A-C) конфигурация «кресло», (D-F) конфигурация «зигзаг».
Рис.3. Распределение продуктов синтеза УНТ в зависимости от хирального угла.
Периодическое строение углеродных нанотрубок подталкивает к тому, чтобы применить для описания их роста теоретические принципы, справедливые для кристаллов. Учёные в течение последнего десятилетия с переменным успехом пытались создавать новые теории для описания роста, скорости образования УНТ и качественного состава продукта, однако ларчик, возможно, открывался довольно просто. Группа американских учёных рассмотрела процесс формирования УНТ с позиции обычной теории роста кристаллов и обнаружила, что моделирование состава полученного продукта при синтезе УНТ практически идеально совпадает с ранее известными экспериментальными данными.
Авторы работы ввели в рассмотрение вектор Бюргерса, который направлен вдоль оси роста нанотрубки (рис.1), и смоделировали процесс роста УНТ (рис.2). Стоит отметить, что для начала построения нового углеродного кольца в случае ахиральных трубок требуется преодолеть некоторый энергетический барьер (G*). Учёные обнаружили, что при небольших значениях kБT (~0,1 еВ, что соответствует температуре CVD метода) в основном должны образовываться нанотрубки с конфигурацией «кресло». Скорость роста (т.е. скорость «осаждения» углерода) при этом пропорциональна углу хиральности (θ) УНТ: Kl ~ K/d ~ k0*sin(θ). На рисунке 3 приведены экспериментальные данные и проведённый теоретический расчёт количества и состава получаемого продукта.
Учёные уверены, что дальнейшее развитие данного подхода, в том числе в области численного моделирования, и учёт влияния катализатора позволит более точно предсказывать выход тех или иных видов углеродных нанотрубок.
всё новое – это хорошо забытое старое
Это Вы, Евгений Алексеевич, на мой взгляд, опасно утрировали в данном случае.
Конечно, общие теории роста кристаллов должны быть применимы во многих системах, и авторы это блестяще показали, интегрируя, насколько я понял, в контексте накопленных базовых знаний моделей роста нанотрубок.
Так что "развитие по спирали" уж скорее... хирогностика
Как я понимаю, статья и её результаты весьма спорные, уже с февраля идет обсуждение данной статьи, например, выводы авторов называют "не только противоречащими опытным данным, но и здравому смыслу"... тут
В общем я думаю даже будет дискуссия в последующий номерах журнала, надо отследить...
Интересная ссылка, спасибо!
Теоретические работы, конечно, могут предсказать что угодно, но относительная простота модели все же подкупает, особенно неспециалистов
А потом в спорах и родится истина
Крестинин Анатолий Васильевич
Harutyunyn некоторое время назад сделал очень приличную работы (опубликована в NanoLett.), в которой экспериментально показано, что однослойные нанотрубки (ОСУНТ) растут на жидкой каталитической частице. Видимо, по этой причине данную очень слабую работу приняли к публикации.
Выводы работы основаны на предположении, что лимитирующей стадией роста ОСУНТ является присоединение атома углерода, растворенного в каталитической частице, к растущей стенке нанотрубки. Поверить в это совершенно невозможно.
Во-первых, оценки энергии активации этой стадии, сделанные авторами, не стоят и ломаного гроша. Даже для простых газофазных реакций не так то просто рассчитать энергию активации, а здесь это делается на уровне спекуляций для реакции в жидкой фазе. Во-вторых, в электродуговом и лазерном процессах синтеза ОСУНТ температура роста ~ 2000 К, время роста ~ 10 мл и скорость линейного роста ~ 100 мкм/с. Есть красивые теоретические работы по росту ОСУНТ (Louchev O.A., Sato Y., Kanda H, Appl. Phys., 2001, v. 89, p. 3438 авторы их не «заметили»), в которых показано, что в действительности рост нанотрубки лимитирует поток углерода на растущую наночастицу. ( Если оценить массу сажевой частицы и нанотрубки, выросшей в электродуговом процессе, то они приблизительно одинаковы.) В-третьих, по оценке авторов, разница в скоростях роста для Т= 1200 К должна составлять 10-4 – 10-6, то есть должны быть вырастать только хиральные трубки, что явно противоречит эксперименту. К тому же очень хитро представленные графики на рис.3 просто не позволяют сделать какие-либо количественные выводы.
Итак идея авторов не стоит и выеденного яйца. Однако эксперимент явно указывает на превалирование численности хиральных трубок над ахиральными. В чем дело? Авторы говорят об этом вскользь в связи с образованием зарожышей. Хиральность однослойной нанотрубки однозначно определяется зародышем нанотрубки. Возьмите фуллереновую оболочку и попробуйте построить из ее половинок шапочки, которые накрывают трубки разной хиральности. Вы увидите, что количество шапочек, соответствующих хиральным трубкам, больше, чем ахиральным. Таким образом, если фуллерены или эндометаллофуллерены участвуют в зарождении нанотрубок в электродуговом и лазерном процессах (так считал Смолли, например, см. также работу A.V. Krestinin, M.B.Kislov, A.G.Ryabenko, “Endofullerenes with metal atoms inside as precursors of nuclei of single-wall carbon nanotubes”, J. Nanosci. Nanotech., 2004, v.4(4), pp.390-397.), то по частотному фактору хиральных трубок должно быть больше, чем ахиральных. Возможно, при низких температурах играет роль также разница в работе образования зародышей разного типа. В любом случае превышение одних трубок над другими незначительно, что и показывает эксперимент.
Здравствуйте, подскажите пожалуйста, какие требования применяются к графитовым электродам (и где их можно приобрести), хочется воочую увидеть нанотрубки, для их синтеза предпологаю использовать самый простой способ их получения метод термического распыления графитовых электродов в плазме дугового разряда. Если есть кто-то кому не жалко поделится информацией, пишите пожалуйста на почту - di-tech@yandex.ru!
Всё это, конечно же, прекрасно, но работает ли в случае каталитических методик роста УНТ?
Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся
в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.
