Нанотехнологии и наноматериалы. Рубрика в журнале - НБИ технологии
Статья научная
В данной работе рассмотрено теоретическое исследование сенсорных свойств функционализированной аминогруппой бороуглеродной нанотрубки типа зиг-заг (6,0), содержащей равное количество углерода и бора. Такая нанотрубка могла бы выступать элементом сенсорного устройства для охраны окружающей среды. Моделирование выполнено в рамках модели молекулярного кластера с использованием расчетного метода DFT, функционала B3LYP и базисного набора 6-31G. Получены основные характеристики функционализации нанотрубки, ее сорбционной и сенсорной активности в отношении атомов щелочных металлов Li, Na, K. Сделан вывод о применимости полученной системы для обнаружения присутствия атомов щелочных металлов.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе разработана новая параметризация метода SCC DFTB для атомов бора и натрия. Создание набора параметров включало расчет электронной части и построение отталкивающего потенциала параметризации Слэйтера-Костера. Полученные с использованием новой параметризации зонные диаграммы показали высокое соответствие результатам DFT расчетов для гексагональной ячейки натрия и борофена, особенно вблизи уровня Ферми. Разработанная параметризация обеспечила наименьшее отклонение по векторам трансляции и координатам атомов рассмотренных атомистических моделей по сравнению с существующими наборами matsci и ptbp. Рассмотренная на основе разработанной параметризации двуслойная борная нанотрубка с содержанием натрия показала снижение электропроводности за счет возникновения деформации кристаллической решетки.
Бесплатно
О функционализации поверхности углеродных нанотрубок различной геометрии оксидом марганца
Статья научная
В настоящей работе было проведено квантово-химическое моделирование функционализации поверхности углеродных нанотрубок типов «кресло» и «зигзаг» оксидом марганца MnO2. Расчеты проводились методами теории функционала плотности на уровне теории B3LYP/SDD. Было установлено, что наиболее энергетически выгодным положением адсорбции в обоих случаях является положение над атомом углерода. Влияние процесса функционализации на значение ширины запрещенной зоны зависит от типа геометрии нанотрубки. Парциальные атомные заряды уменьшаются как на атоме металла оксида, так и на атоме углерода нанотрубки. Полученные в работе результаты могут быть полезны для создания высокочувствительных и селективных газовых сенсоров.
Бесплатно
Статья научная
В исследовании представлены результаты теоретического расчета первого и второго эллипсометрических параметров ρ и Δ для тонкой пленки арсенида галлия толщиной 2 мкм, заключенной между воздушной и гелиевой средами. Определен характер поведения углового спектра отражения для S- и P-поляризованных волн вблизи фононного резонанса, с параметрами среды WTO = 269 см–1; WLO = 292 см–1. По полученным кривым угловых спектров R(θ) удалось определить количество пиков отражения вблизи частоты WTO – 2 пика для GaAs при S поляризации, 3 при P поляризации, и вблизи WLO – 3 пика, при S поляризации, 5 при P поляризации. Проанализировав графики угловых и частотных спектров видно скачкообразное поведение Δ. По частотному спектру можно увидеть изменение поведения параметров эллипсометрии в запрещенной области частот, а также заметить ускорение их изменения при приближении к резонансным частотам.
Бесплатно
Статья научная
В работе проведено теоретическое исследование, а также численное моделирование взаимодействия трехмерных предельно коротких импульсов с неоднородным массивом ориентированных полупроводниковых углеродных нанотрубок, с нелинейности поляризации 3 и 5 порядков. Показаны результаты временной эволюции таких импульсов, зависимости напряженности импульса от параметров неоднородности массива ориентированных нанотрубок.
Бесплатно
Сенсорные свойства углеродных нанотрубок, содержащих примесные атомы бора
Статья научная
Нанотрубки, будучи одним из самых востребованных материалов нанотехнологии, находят себе все новые области применения, в частности использование их в качестве высокочувствительных сенсоров. Однако при практическом применении нанотрубок зачастую оказывается, что, несмотря на положительные сорбционные свойства, изменение их электронного состояния не происходит после захвата анализируемого вещества. Данный факт существенно затрудняет возможность их использования в качестве сенсорных нанодатчиков. Одним из способов улучшения электронных свойств углеродных нанотрубок за счет создания на их поверхности гетероструктур выступает модифицирование различными атомами. При этом одним из самых эффективных для проведения реакции замещения веществом является бор. Он позволяет создать на поверхности нанотрубок перераспределение электронной плотности, не внося существенных изменений в топологию поверхности нанотрубки. В данной статье проводится анализ модельного эксперимента по изучению возможности использования самих нанотрубок в качестве высокочувствительных наносенсоров в отношении молекул углекислого газа.
Бесплатно
Сравнительное исследование методов получения борозамещенных фуллеренов
Статья научная
В настоящей работе был проведен обзор существующих методов получения борозамещенных фуллеренов. Для этих целей используют метод лазерного испарения, электродуговой метод и метод химического осаждения из газовой фазы. В статье приводятся схемы применяемых установок, используемое оборудование и материалы, описаны основные операции получения рассматриваемых соединений для каждого метода. Описаны способы выделения целевого продукта из получаемой фуллеренсодержащей сажи и используемые при этом реактивы. Проведено сравнение различных подходов к получению борозамещенных фуллеренов по ряду критериев, среди которых количество получаемого продукта, стоимость метода и необходимость наличия специального оборудования. В выводе отмечены преимущества и недостатки каждого метода, а также их применимость в исследовательской или промышленной деятельности.
Бесплатно
Статья научная
Электромагнитные сигналы и волны сопровождают нас в повседневной жизни, передаваемая ими информационная составляющая позволяет нам использовать мобильные телефоны, радио и телевизоры. Однако электромагнитные волны могут быть использованы и для нежелательных целей, например, для подслушивания или несанкционированного доступа к информации. Для защиты от таких угроз используются радиопоглощающие материалы (РПМ). Материалы и покрытия, которые используются для экранирования, сильно различаются по своим свойствам, экранирующей способности и цене. В статье рассматривается класс РПМ на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами, который обладает высокой эффективностью в поглощении электромагнитных волн различных диапазонов частот, стойкостью к коррозии и механическим повреждениям, а также широким диапазоном рабочих температур. Определение тактико-технических характеристик защитного экранирующего радиопоглощающего покрытия на основе полимерных углеродосодержащих матриц с ферромагнитными наночастицами было основано на разработке модели угроз информации выделенного помещения и физико-химических свойствах материала.
Бесплатно
Статья научная
На основании решения уравнений Максвелла, получено эффективное уравнение, описывающее поведение интенсивности электрического поля трехмерного предельно короткого оптического импульса в среде фотонного кристалла на основе полимерной матрицы, допированной полупроводниковыми углеродными нанотрубками. Показано численное решение полученного уравнения, представляющее временную эволюцию импульсов. Установлено устойчивое распространение импульсов в нелинейной среде фотонного кристалла на основе полимера и углеродных нанотрубок.
Бесплатно
Эллипсометрический контроль динамики роста толщины пленки окислов железа
Статья научная
В работе представлены результаты исследования динамики роста окисных пленок на поверхности железа методом спектроскопической эллипсометрии. Показана возможность использования данного метода для неразрушающего контроля процессов коррозии металлов. Проведен анализ зависимости эллипсометрических параметров Ψ и Δ от толщины окисной пленки при различных углах падения излучения (30°, 45° и 60°). Установлена высокая чувствительность метода к изменению толщины пленки в нанометровом диапазоне. Предложена математическая модель роста окисной пленки, учитывающая временную зависимость.
Бесплатно
