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

 

Продолжая цветочную тему
Продолжая цветочную тему

Пероксид водорода: от молекулы к наноматериалам
В среду, 20 мая, в рамках проекта "Академия - университетам" Петр Валерьевич Приходченко (ИОНХ РАН им. Н.С.Курнакова) прочитал лекцию "Пероксид водорода: от молекулы к наноматериалам".

VIII Международная конференция «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества»
VIII Международная конференция «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» пройдет с 5 по 9 октября 2020 г. Конференция охватывает фундаментальные основы разработки наноматериалов функционального назначения, в том числе металлических, особо чистых, керамических, полимерных и композиционных, технологические основы создания наноматериалов, проблемы анализа, аттестации функциональных наноматериалов и их применение, а также инновационные технологии получения и обработки неорганических материалов.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Экологичный клей из нанокристаллов целлюлозы и… воды. Упругость допированного силицена. Двумерные материалы из четырехмерных молекул. Чудеса на виражах: в поисках скирмионов в феррите висмута. Фуллерены против ВИЧ. Ускоряя молекулярную динамику.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии
Гудилин Е.А., Горбунова Ю.Г., Калмыков С.Н.
Отделение химии и наук о материалах РАН, а также химический факультет и факультет наук о материалах МГУ инициируют реализацию открытого образовательного проекта «Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии». В рамках проекта ведущие ученые, члены Российской и международных Академий, видные представители вузовской науки прочитают тематические образовательные лекции по химии, науках о материалах, современным подходам в биологии и медицине. Видеозаписи лекций будут размещены в открытом доступе и могут быть использованы ВУЗами в основной и дополнительной образовательных программах, а также для самоподготовки и мотивации студентов и аспирантов на будущие научные достижения.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

Технонано

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.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
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.