Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1.
Рисунок 2.
Рисунок 3.

Фаршированные нанотрубки заказывали?

Ключевые слова:  нанотрубки, фуллерен

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

05 сентября 2010

Желание ученых научиться заполнять внутренние пустоты нанотрубок продиктовано не только банальным любопытством, но и возможностью применять подобные нанотрубки в практических целях. В частности, уже достаточно давно известно о так называемых пиподах, представляющих собой молекулы фуллерена, включенные внутрь УНТ. Однако до настоящего момента механизм встраивания одиночных молекул фуллерена в УНТ был мало изучен. В тоже время, было предсказано, что фуллерен способен сочетаться с внешними стенками нанотрубки благодаря трансформациям Стоуна-Уэлса, и в дальнейшем способен проникнуть сквозь стенку УНТ. Эта гипотеза была полностью подтверждена международным коллективом исследователей.


Для этого ученые, исследуя с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, использовали двухслойные УНТ, диаметром 0.69 нм и хиральностью (19,3). Вначале фуллерен прилипает к поверхности нанотрубки, причем природа связывающей их силы до конца неизвестна, поскольку силы Ван-дер-Ваальса и Казимира слишком слабы, а визуальных деформаций стенок нанотрубки на этой стадии не наблюдается. Для диссипации энергии, накопленной в результате облучения электронным пучком, внутренняя трубка УНТ начинает осциллировать вдоль нанотрубки. Когда внутренняя трубка поравняется с фуллереном, то произойдет их взаимная деформация, результатом которой является полное слияние фуллерена со стенкой нанотрубки, образуя при этом своеобразный бугорок. Продолжая облучение в течение нескольких десятков минут бугорок постепенно меняет свою форму – вначале он вытягивается вдоль трубки, а затем уширяется и выравнивается, что понижает суммарную энергию системы.


Кроме того, как упомянуто выше, трансформации Стоуна-Уэлса в конечном итоге могут привести к проникновению фуллерена внутрь УНТ, что и продемонстрировано на рисунке 2 на примере ОУНТ, при этом после проникновения внутрь ОУНТ, стенка нанотрубки становится деформированной, образуя своего рода карман. После проникновения, фуллерен начинает осциллировать внутри этого кармана, пока не совершит скачок вдоль нанотрубки, и не будет захвачен очередным дефектом (рис.3). На основании полученных снимков, авторам статьи удалось подтвердить, что фуллерен на самом деле был введен внутрь ОУНТ.


Источник: Nanoscale



Комментарии
Андрей, 05 сентября 2010 18:45 
Я не вижу, чтобы фуллерен реально вошел в структуру. Как доказано? По этим ТЕМ-картикам не видно.
Шуваев Сергей Викторович, 05 сентября 2010 20:36 
Они сделали вывод о вхождении в структуру на основании того, что фуллерен осциллировал в кармане и двигался строго вдоль трубки. Насколько это весомые аргументы в пользу вхождения или не вхождения мне судить трудно!
Красс Марта Ивановна, 06 сентября 2010 14:43 
В статье (доступна бесплатно после регистрации) есть и другие, более удачные фотографии... Я вот только не нашла оценок величин действующих сил...
Шуваев Сергей Викторович, 06 сентября 2010 20:32 
Увы, видимо я скачал light-версию, потому что уменя в ней лишь три изображения, и все три я здесь разместил! Касательно действующих сил, то, возможно, они были теоретически рассчитаны в работе Zhao, на которую неоднократно ссылаются авторы статьи.
Андрей, 06 сентября 2010 22:26 
На RSC нет лайт-версий.

Да, статья содержит картинки получше. Силы оценить из такого эксперимента крайне сложно. Обычно показывают один порядок энергий.

Любопытно, 1) зависит ли этот процесс от хиральности трубки? 2) маленькая (по диаметру) и короткая ОУНТ может так зайти в большую по диаметру? 3) а если в фуллерене что-то содержится (например, атом металла), то что будет в таком случае? 4) а если фуллерен химически связан с какой-то другой органикой (особенно содержащей один углерод), что в этом случае?
Артюхов Василий Игоревич, 08 сентября 2010 00:41 
> двухслойные УНТ, диаметром 0.69 нм и хиральностью (19,3)

Что-то я не пойму, двуслойные с одной хиральностью это как? 0.69 это чуть больше диаметра C60, соответствует типу трубки (5,5), например. Диаметр (19,3) в 2.4 раза больше, чем (5,5) - это получается расстояние между стенками около 0.5 нм, в полтора раза больше нормального.

Пока что единственная возможная интерпретация написанного здесь - что всего было проведено три опыта:
1) с двухслойными УНТ,
2) с НТ диаметром 0.69 нм и
3) с НТ с хиральностью (19,3)
Шуваев Сергей Викторович, 08 сентября 2010 01:09 
Это ОУНТ, внутри которой есть некоторое подобие внутренней трубки, как утверждают авторы вследствие сращивания нескольких фуллеренов. Здесь слово "двухслойные" я употребил не совсем удачно!
Артюхов Василий Игоревич, 10 сентября 2010 12:01 
А с диаметром и хиральностью что?
Шуваев Сергей Викторович, 10 сентября 2010 12:36 
Для ОУНТ, внутри которой маленькая внутрення трубка из сросшихся фуллеренов хиральность (19,3), а диаметр 0.69 нм. В случае со вторым опытом, где авторы статьи вводят, по их мнению, фуллерен внутрь ОУНТ, ее хиральность (19,1). Диаметр этой ОУНТ не указан, однако указан диаметр вошедшего фуллерена - 0.78, то есть это не C60, а С80.
Артюхов Василий Игоревич, 13 сентября 2010 11:12 
> хиральность (19,3), а диаметр 0.69 нм

Это ж как её сдавить надо было, чтобы у
нанотрубки (19,3) диаметр стал 0.69 вместо
положенных 1.64 нм! (См. например http://www.photon.t.u-
tokyo.ac.jp/~maruyama/kataura/chirality.h tml)

Кстати, диаметр C60 0.68 нм, сами
попробуйте себе представить, как бы он
пролезал внутрь 0.69-нм трубки.
Шуваев Сергей Викторович, 13 сентября 2010 19:38 
Пардон, конечно же, речь идет о диаметре фуллерена. Диаметр ОУНТ они не указали.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Тетрапод ZnO
Тетрапод ZnO

Конкурс научно-популярных статей XI Всероссийской интернет - олимпиады ("Просто о сложном")
Конкурс научно-популярных статей, представленных авторами на основе своих публикаций в высокорейтинговых научных журналах. В статье авторам необходимо раскрыть суть разработки и объяснить сложные аспекты своей научной работы простым языком. Конкурс проводится совместно с eNANO (ФИОП).

Конкурс XI Всероссийской интернет - олимпиады для руководителей школьных проектов ("Конкурс тьюторов")
Конкурс руководителей школьных проектов (тьюторов) совместно с ОЦ "Сириус" и ФИОП для проведения летней проектной смены.

National Student Team Contest
A competition among bachelor and master students of higher school includes solving special tasks on nanotechnology and nanomaterials subjects in English to select the best national team members for participation in the International NanoOlympic contest on nanotechnology in Iran.

Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены
Ларин В.В.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены. Владимир Владимирович Ларин, учитель физики, Лицей «Вторая школа» г. Москвы, методист первой проектной смены Образовательного центра «Сириус».

Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!
Быков В.А.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: 8 декабря, в 18 часов, в большой химической аудитории химического факультета МГУ состоится лекция В.А.Быкова, д.т.н., профессора Московского Физико - Технического Института, генерального директора группы компаний НТ-МДТ Spectrum Instruments, руководителя Нанотехнологического Общества России (НОР) "Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!"

История нанотехнологий
Дроздов А.А.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: История нанотехнологий. Андрей Анатольевич Дроздов, к.х.н., доцент, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова.

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.



 
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.