|
|
Контакты | Главная | Стартовая | Избранное | Поиск |
2007-11-22 11:02:38, обсуждение: 0
Поскольку в результате синтеза УНТ стандартными методами получаются нанотрубки, диаметр и угол хиральности которых изменяются в широком диапазоне, возникает серьезная техническая проблема выделения нанотрубок с заданными параметрами. В настоящее время на решение этой проблемы направлены усилия многих научных коллективов, в результате которых определился ряд перспективных направлений ее преодоления. Одно из таких направлений основано на зависимости реакционной способности УНТ от таких ее параметров, как диаметр и угол хиральности. Такое различие связано с зависимостью химического состояния атомов углерода в УНТ от угла между соседними связями, который, в свою очередь, определяется геометрией нанотрубки. Результаты недавнего исследования, выполненного в Tokyo Metropolitan Univ. (Япония), указывают на возможность использования данного свойства УНТ для выделения нанотрубок определенной хиральности и диаметра. Авторы использовали в своих экспериментах однослойные УНТ, синтезированные в результате термического разложения СО на металлическом катализаторе (метод HiPco) и очищенные стандартными методами. Эксперименты по селективному выжиганию УНТ с определенными величинами диаметра или хиральности проводили при нагреве тканеподобного образца УНТ либо на воздухе, либо в присутствии перекиси водорода. В первом случае эволюцию распределения УНТ по углам хиральности определяли из спектров комбинационного рассеяния (КР), полученных после 15, 25, 35, 45 и 50 минутной термической обработки на воздухе при 450о C. Во втором случае - 4 мг образца, диспергированного в 30 мл 30%-ного водного раствора Н2О2, в течение часа подвергали ультразвуковой обработке при комнатной температуре, после чего взвесь размешивали в водяной бане при 90оС. Наряду с измерениями спектров КР, в обоих случаях проводили измерения спектров фотолюминесценции образцов в диапазоне от 1000 до 1500 нм при изменении длины волны возбуждения в диапазоне от 500 до 900 нм до и после процедуры окисления. Анализ полученных спектров КР и фотолюминесценции указывает на существенное изменение распределения нанотрубок по хиральностям и диаметрам в результате окисления на воздухе и в перекиси водорода. Так, в результате окисления на воздухе существенно снижается вклад нанотрубок малого диаметра в сигнал фотолюминесценции. При этом возрастает относительный вклад нанотрубок с малыми величинами угла хиральности. Полученные данные означают, что скорость разложения однослойных УНТ в результате окисления на воздухе возрастает с уменьшением диаметра и ростом угла хиральности. С другой стороны, окисление перекисью водорода приводит к увеличению относительного вклада УНТ большего диаметра в спектр фотолюминесценции, однако практически не изменяет распределение нанотрубок по углам хиральности. Аналогичный вывод следует также из анализа спектров КР, которые, как известно, содержат информацию о распределении УНТ по диаметрам.
Зависимости скорости разложения УНТ от их диаметра и локального радиуса кривизны, полученные на основании анализа спектров фотолюминесценции и КР: (а) и (b) – окисление на воздухе; (c) и (d) – окисление перекисью водорода. На рисунке показаны зависимости скорости разложения УНТ от их диаметра и локального радиуса кривизны, полученные на основании анализа спектров фотолюминесценции и КР. Индексы хиральности нанотрубок указаны на соответствующих графиках. При этом учитывается связь между локальными величинами диаметра нанотрубки, локальным радиусом кривизны и углом хиральности. Обнаруженная в данной работе чувствительность скорости окисления к углу хиральности и диаметру УНТ может быть положена в основу развития технологии селективного синтеза нанотрубок большого диаметра с малыми углами хиральности.
А.В.Елецкий
• БАК остро нуждается в детекторах для фиксирования элементарных частиц
|