WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Видно, что при прочих равных условиях Gmax тем Очевидно, что кривые SWNT, MWNT не имеют смысменьше, чем меньше A. С другой стороны, EMe-C не ла правее точки n0, отвечающей экватору капли. Поэтодолжно быть „слишком отрицательным“. Оптимальная му, если при n = n0 одностенная НТ не образовалась, а величина EMe-C должна составлять кривая MWNT идет выше, чем PR, графитовый островок пересекает экватор и капля капсулируется в фуллерено EMe-C -/6 = -0.3eV. (27) вую оболочку. В дальнейшем для капсулированных каЗависимости энергии связи атомов металлов с углеро- пель катализатора используется то же обозначение PR, дом и аналогичные зависимости энергии ван-дер-вааль- что и для процесса распространения островка.

сового взаимодействия атомов металла с графитовой Простой качественный анализ поведения кривых плоскостью (рис. 3, b) показывают, что оптимальными MWNT и PR при больших размерах капли, аналогичный с точки зрения отрыва атомов островка от расплава проведенному выше для кривых SWNT и PR, показывает, и образования НТ являются именно атомы переходных что многостенные НТ не могут образоваться при уровне металлов. Их сила сцепления с графитовой плоскостью пересыщения ln < A/T. Для образования НТ на каплях минимальна, а энергия связи наиболее близка к тому, меньшего размера необходим более высокий уровень.

чтобы обеспечить выполнение (27).

Для капель очень малого размера рост как одностенЕсли в состав расплава входят два металла — M1 с ной, так и многостенной НТ становится невозможным мольной долей X1 и металл M2, барьер Gmax приобре- и ничего, кроме капсулирования капель, происходить не тает вид может. Таким образом, тип нанотрубки может быть показан на диаграмме (рис. 9), построенной в зависимости Gmax + HT = от пересыщения. Рис. 9 построен для T = 0.15 eV, EMe-C = -0.2 eV, так что может возникать и одностен(1) (2) ( + 6 · (X1 EMe-C +(1 - X1) · EMe-C))2 ная, и многостенная трубки. В качестве оси абсцисс +.

можно выбрать и произведение T ln. Однако в действи24 · (w - A1X1 - A2 · (1 - X1)) (28) тельности диаграмма зависит от и T по отдельности, Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. Термодинамика образования углеродных нанотрубок разной структуры... Возможность сравнения с экспериментом Так как величины EMe-C,,, 1, входящие в (4)-(11), неизвестны с достаточной точностью, барьер Gmax и скорость роста НТ реально не могут быть рассчитаны. Поэтому сопоставление расчетов по (28) с имеющимися экспериментальными данными пока не представляется возможным.

Наиболее серьезная проверка построенной модели связана с расчетом оптимальной смеси катализаторов по (29) и сравнение результатов со смесями, подобранными эксперементально. Такой проверке будет посвящена отдельная работа.

Рис. 9. Фазовая диаграмма одностенные трубки SWNT — капсулирование PR-многостенные нанотрубки MWNT.

Выводы Сочетание термодинамики и методов молекулярной так как температура входит не только в произведение механики позволяют предсказать тип наноструктуры, T ln, но и в энтропийный член. Тем не менее, учитывая возникающей при выделении углерода из пересыщенкачественный характер результатов, вводить третью ось ной углеродом капли металлического катализатора. Тип нецелесообразно.

структуры при данном типе катализатора зависит от радиуса капли Rg, температуры T и пересыщения расплава углерода в металле.

Зависимость типа нанотрубки Наноструктуры, возникающие при выделении углеот конкретных условий эксперимента рода, формируют на диаграмме Rg - T ln следующие области: одностенные НТ (SWNT) — многостенные НТ В зависимости от метода производства НТ пересыще(MWNT) — область капсулирования (PR).

ние капли углеродом меняется по некоторому закону В зависимости от параметров катализатора диаграмма с течением времени t. Пусть в момент t = 0 капля может включать либо все три области, либо лишь областановится насыщенной ( = 1). Тогда поведение капли сти MWNT-PR. Для известных катализаторов (металлы с ростом зависит от ее размера. При большом радиусе переходных групп) реализуются все три области, причем капель (штриховая 1 на рис. 9) количество капель, их качественное расположение соответствует рис. 9:

капсулированных при изменении от точки O1 до A, при радиусе капли Rg и малых пересыщениях — ничтожно. Рост концентрации nMWNT многостенных НТ многостенные НТ, при больших пересыщениях — однопри изменении от точки A и B описывается уравстенные НТ. Для капель конечного радиуса появляется нением область капсулирования капли внутри фуллереноподобdnMWNT /dt =(NaT / ) exp(- G(MWNT)/T ), ной оболочки.

g где Nd — концентрация капель.

Список литературы Относительное количество сформированных МНТ составляет [1] Perspective of Fullerene Nanotechnology / Ed. E. Osawa.

(B) Chiba (Japan), 2002. 360 c.

NMWNT T [2] Tibbets G.O. // J. Cryst. Growth. 1984. Vol. 66. P. 632–638.

= dt exp(- G(MWNT)( (t))/T ) g Nd [3] Гиваргизов Е.И. Рост нитевидных и пластинчатых кристалt(A) лов и пара. М.: Наука, 1997. 304 с.

[4] Pan Z.W., Dai S., Beach D. // App. Phys. Lett. 2002. Vol. 82.

(B) N 12. P. 1947–1952.

T = d · (d/dt)-1 exp(- G(MWNT)( )/T ). [5] Lee Y.H., Kim S.G., Tomanek D. // Phys. Rev. Lett. 1997.

g Vol. 78. N 12. P. 2393–2396.

(A) [6] Kiang C.H., Goddard W. // Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 76. N 4.

P. 2515–2520.

Если NMWNT /Nd 1, почти все капли порождают [7] Kanzow H., Ding A. // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 60. N 15.

многостенные НТ. Если NMWNT /Nd 1, возникают P. 11 180–11 185.

главным образом одностенные НТ. При меньшем раз[8] Li D.C., Dai L., Huang S. // Chem. Phys. Lett. 2000. Vol.316.

мере капель (кривая 2) может возникать либо значиP. 349–355.

тельное количество капсулированных капель и малое количество одностенных НТ, либо только ОНТ.

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.