Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Платина на нанотрубке: электронные свойства и каталитическая активность
Наноструктурированная платина является хорошо известным катализатором, и сегодня многие научные коллективы занимаются разработкой перспективных методов синтеза материалов на ее основе. Однако на этот раз в центре внимания ученых оказался интересный объект на основе углеродной нанотрубки и платиновых кластеров [1]. Группа исследователей из Univ. of North Carolina (США) выполнили расчеты геометрических и энергетических характеристик, магнитных свойств и электронной структуры малых платиновых ансамблей, адсорбированных на поверхности одностенной углеродной нанотрубки (УНТ) с киральностью (5,5). Все расчеты проводились в рамках теории функционала плотности.
Рассмотрев изолированный атом платины, линейные и зигзагообразные цепочки и небольшие трехмерные металлокластеры на поверхности УНТ, ученые обнаружили, что зонная структура комплекса Pt/УНТ очень чувствительна даже к минимальным изменениям морфологии платиновых агрегатов. В некоторых случаях исходная “чистая” металлическая нанотрубка после допирования платиной становилась узкозонным полупроводником. Так, например, изолированный атом Pt авторы размещали в двух фиксированных точках над поверхностью нанотрубки: над серединой углерод-угле-родной связи в “перпендикулярном” (P) и “скошенном” (S) положениях (рис. 1). И если в P-поло-жении атом Pt никак не влиял на металлический характер УНТ, то, располагаясь в S-точке, он способствовал возникновению небольшой энергетической щели у образца, превращая металлическую УНТ в полупроводниковую. Этот эффект становится более ярко выраженным в случае адсорбции нанотрубкой одномерных платиновых структур (рис. 2). В этом случае величина диэлектрической щели у Pt/УНТ комплекса достигала 0.3 эВ.
Рис. 1. Изолированный атом платины на поверхности углеродной нанотрубки в “перпендикулярном” (а) и “скошенном” положениях (б)
Рис. 2. Примеры платиновых цепочек, адсорбированных на поверхности углеродной нанотрубки: линейные (а, б) и зигзагообразные (в)
На заключительном этапе работы исследователи рассмотрели диссоциацию молекулярного кислорода на “чистой” и допированной единственным атомом платины (5,5)-УНТ. Непосредственный расчет показал, что более эффективно процесс диссоциации происходит на допированной нанотрубке. Возможно, в дальнейшем использование именно Pt/УНТ катализаторов окажется более перспективным направлением по сравнению с чистой платиной. Следующей задачей, которую авторы ставят перед собой, является детальное понимание механизмов влияния углеродной нанотрубки в составе комплекса Pt/УНТ на процесс диссоциации кислорода, в том числе в присутствии более крупных адсорбированных платиновых агрегатов.
