Выпуски УФМ »  Том 11, выпуск 3

Азотсодержащие углеродные нанотрубки: способы получения, свойства и перспективы применения

Л. Л. Кондратенко$^{1}$, О. В. Михайленко$^{1}$, Ю. И. Прилуцкий$^{1}$, Т. М. Радченко$^{2}$, В. А. Татаренко$^{2}$

$^1$Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, ул. Владимирская, 60, 01033 Киев, Украина
$^2$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 10.06.2010; окончательный вариант — 24.09.2010. Скачать: PDF

Обобщены литературные и собственные данные о структуре, основных способах получения, механических и электрических свойствах азотсодержащих углеродных нанотрубок (N–УНТ), которые делают возможным их использование в нанотехнологиях. В зависимости от конфигурации N–УНТ исследована их термодинамическая стабильность с использованием методов молекулярной динамики и Монте-Карло. Рассмотрены возможные упорядоченные конфигурации примесных атомов замещения (N) и кинетика их упорядочения в графеновой решётке.

Ключевые слова: азотосодержащие углеродные нанотрубки, методы химического синтеза, механические и электрические свойства, методы молекулярной динамики и Монте-Карло, легирование графеновой решётки, упорядочение атомов.

PACS: 61.48.-с,68.37.-d,72.80.Rj,78.30.Na,79.70.+q,81.05.U-,81.16.Be

Citation: L. L. Kondratenko, O. V. Mykhailenko, Yu. I. Prylutskyy, T. M. Radchenko, and V. A. Tatarenko, Nitrogenated Carbon Nanotubes: Methods of Fabrication, Properties, and Prospect of Application, Usp. Fiz. Met., 11, No. 3: 369–411 (2010) (in Ukrainian), doi: 10.15407/ufm.11.03.369

Цитированная литература (70)  
  1. S. Iijima, Nature, 354: 56 (1991). Crossref
  2. M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, and P. C. Eklund, Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes: Their Properties and Applications (New York: Academic Press: 1996).
  3. P. J. F. Harris, Carbon Nanotubes and Related Structures (Cambridge: Cambridge University Press: 1999). Crossref
  4. Medicinal Chemistry and Pharmacological Potential of Fullerenes and Carbon Nanotubes. Series: Carbon Materials: Chemistry and Physics. Vol. 1 (New York: Springer: 2008).
  5. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science, 306: 666 (2004). Crossref
  6. L. Chico, V. H. Crespi, L. X. Benedict, S. G. Louie, and M. L. Cohen, Phys. Rev. Lett., 76: 971 (1996). Crossref
  7. H. W.C. Postma, T. Teepen, Z. Yao, M. Grifoni, and J. Dekker, Science, 293: 76 (2001). Crossref
  8. А. В. Елецкий, УФН, 167: 945 (1997). Crossref
  9. E. J. Fischer and A. T. Johnson, Curr. Opt. Solid St. Mater. Sci., 4: 28 (1999). Crossref
  10. А. В. Елецкий, УФН, 177: 233 (2007). Crossref
  11. G. Y. Zhang, X. C. Ma, D. Y. Zhong, and E. G. Wang, J. Appl. Phys., 91: 9324 (2002). Crossref
  12. T. M. Minea, S. Point, A. Granier, and M. Touzeau, J. Appl. Phys., 85: 1244 (2004).
  13. B. O. Boskovic, V. B. Golovko, M. Cantoro, B. Kleinsorge, A. T. H. Chuang, C. Ducati, S. Hofmann, J. Robertson, and B. F. G. Johnson, Carbon, 43: 2643 (2005). Crossref
  14. S. Point, T. Minea, M.-P. Besland, and A. Granier, Eur. Phys. J. Appl. Phys., 34: 157 (2006). Crossref
  15. N. Q. Zhao, C. N. He, X. W. Du, C. S. Shi, J. J. Li, and L. Cui, Carbon, 44: 1859 (2006). Crossref
  16. E. G. Wang, J. Mater. Res., 21: 2767 (2006). Crossref
  17. J. Yu and E. G. Wang, Lecture Notes in Nanoscale Science and Technology. Vol. 6 (New York: Springer: 2009).
  18. S. Ma, V. S. Srikanth, D. Maik, G. Y. Zhang, T. Staedler, and X. Jiang, J. Appl. Phys., 94: 5592 (2009).
  19. X. W. Liu, L. H. Chan, K. H. Hong, and H. C. Shih, Thin Sol. Films, 420–421: 212 (2002). Crossref
  20. S. Maldonado, S. Morin, and K. J. Stevenson, Carbon, 44: 1429 (2006). Crossref
  21. E. N. Nxumalo and N. J. Coville, J. Mater., 3: 2141 (2010). Crossref
  22. L. H. Chan, K. H. Hong, D. Q. Xiao, T. C. Lin, S. H. Lai, and W. J. Hsieh, Phys. Rev. B, 70: 408 (2004).
  23. F. L. Normand, J. Hommet, T. Szörényi, C. Fuchs, and E. Fogarassy, Phys. Rev. B, 64: 416 (2001).
  24. G. J. Pap, I. Bertóti, T. Szörényi, and P. Heszler, Surf. Coat. Tech., 180: 271 (2004). Crossref
  25. P. Gao, J. Xu, Y. Piao, W. Ding, D. Wang, X. Deng, and C. Dong, Surf. Coat. Tech., 201: 5298 (2007). Crossref
  26. L. G. Bulusheva, A. V. Okotrub, A. G. Kudashov, E. M. Pazhetnov, A. I. Boronin, and D. V. Vyalikh, Phys. Stat. Sol. (b), 244: 4078 (2007). Crossref
  27. L. G. Bulusheva, A. V. Okotrub, I. A. Kinloch, I. P. Asanov, A. G. Kurenya, A. G. Kudashov, X. Chen, and H. Song, Phys. Stat. Sol. (b), 245: 1971 (2008). Crossref
  28. D. Wei, Y. Liu, Yu. Wang, H. Zhang, L. Huang, and G. Yu, Nano Lett., 9: 1752 (2009). Crossref
  29. D. H. Lee, W. J. Lee, and S. O. Kim, Nano Lett., 9: 1427 (2009). Crossref
  30. D. H. Lee, W. J. Lee, and S. O. Kim, Chem. Mater., 21: 1368 (2009). Crossref
  31. V. O. Khavrus, A. Leonhardt, S. Hampel, Ch. Taschner, Ch. Muller, W. Gruner, S. Oswald, P. E. Strizhak, and B. Buchner, Carbon, 45: 2889 (2007). Crossref
  32. J. L. Bantignies, M. R. Babaa, L. Alvarez, P. Parent, F. Le Normand, O. Stеphan, P. Poncharal, A. Loiseau, and B. Doyle, J. Nanosci. Nanotech., 7: 3524 (2007).
  33. C. Ducati, K. Koziol, S. Friedrichs, T. J. V. Yates, M. S. Shaffer, P. A. Midgley, and A. H. Windle, Small, 2: 774 (2008). Crossref
  34. P. Ghosh, M. Zamri, M. Subramanian, T. Soga, T. Jimbo, R. Katoh, and M. Tanemura, J. Phys. D: Appl. Phys., 41: 405 (2008).
  35. R. Droppa, P. Hammer, A. C. M. Carvalho, M. C. dos Santos, and F. Alvarez, J. Non-Cryst. Sol., 299: 874 (2002).
  36. T. Mu, J. Huang, Z. Liu, Z. Li, and B. Han, J. Mater. Res., 19: 1736 (2004). Crossref
  37. C. Morant, J. Andrey, P. Prieto, D. Mendiola, J. M. Sanz, and E. Elizalde, Phys. Stat. Sol. (a), 6: 1069 (2006). Crossref
  38. J. Li, C. Cao, and H. Zhu, Nanotech., 18: 11 (2007). Crossref
  39. S. van Dommele, A. Romero-Izquirdo, R. Brydson, K. P. de Jong, and J. H. Bitter, Carbon, 46: 138 (2008). Crossref
  40. A. V. Okotrub, L. G. Bulusheva, A. G. Kudashov, V. V. Belavin, D. V. Vyalikh, and S. L. Molodtsov, J. Appl. Phys., 94: 3 (2009).
  41. R. M. Yadav, P. S. Dobal, T. Shripathi, R. S. Katiyar, and O. N. Srivastava, Nanoscale Res. Lett., 4: 3 (2009). Crossref
  42. J. P. Paraknowitsch, J. Zhang, D. Su, A. Thomas, and M. Antonietti, Carbon Adv. Mater., 22: 87 (2009). Crossref
  43. B. I. Yakobson and L. S. Couchman, Carbon Nanotubes: Supramolecular Mechanics. 2nd edition (Dekker Encyclopaedia of Nanoscience and Nanotechnology: 2009).
  44. R. Czerw, M. Terrones, J.-C. Charlier, X. Blase, B. Foley, R. Kamalakaran, N. Grobert, H. Terrones, D. Tekleab, P.M. Ajayan, W. Blau, M. Rühle, and D. L. Carroll, Nano Lett., 1: 457 (2001). Crossref
  45. M. Terrones, Small, 1: 1032 (2005). Crossref
  46. S. H. Lim, R. Li, W. Ji, and J. Lin, Phys. Rev. B, 76: 19 (2007). Crossref
  47. C.-L. Sun, H.-W. Wang, M. Hayashi, L.-C. Chen, and K.-H. Chen, J. Am. Chem. Soc., 128: 8368 (2006). Crossref
  48. H. Gades and H. M. Urbassek, Nucl. Instr. and Meth., 69: 232 (1992). Crossref
  49. D. C. Rapaport, The Art of Molecular Dynamics Simulation (Cambridge, UK: Cambridge University Press: 1995).
  50. J. Tersoff, Phys. Rev. B, 39: 5566 (1989). Crossref
  51. S. Dorfman, K. C. Mundim, and D. Fuks, Mater. Sci. Eng. C, 15: 191 (2001). Crossref
  52. H. S. Ahn, S.-C. Lee, S. Han, K.-R. Lee, and D.-Y. Kim, J. Nanotech., 17: 909 (2006).
  53. M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, J. C. Charlier, and E. Hernandez, J. App. Phys., 11: 165 (2008).
  54. K. Sanjay, V. Srivastava, V. D. Vankar, V. Kumar, and V. N. Singh, Nanoscale Res. Lett., 3: 205 (2008). Crossref
  55. C. Wang, L. Qiao, C. Qu, W. Zheng, and Q. Jiang, J. Phys. Chem. C, 113: 812 (2009). Crossref
  56. Y.-M. Choi, D.-S. Lee, R. Czerw, P.-W. Chiu, N. Grobert, M. Terrones, M. Reyes-Reyes, H. Terrones, J.-C. Charlier, P. M. Ajayan, S. Roth, D. L. Carroll, and Y.-W. Park, Nano Lett., 3: 839 (2003). Crossref
  57. M. Terrones, A. G. S. Filho, and A. M. Rao, M. Terrones, A. G. S. Filho, and A. M. Rao, Ch. Carbon Nanotubes (2008), Vol. 111 of the series Topics in Applied Physics, p. 531.
  58. H. Kumar, B. Viswanathan, and S. S. Murthy, Int. J. Hydrogen Energy, 33: 366 (2007). Crossref
  59. Sunil Kumar Pandey, Rajesh Kumar Singh, O.N. Srivastava, Int. J. Hydrogen Energy, 34: 9379 (2007). Crossref
  60. Інформація на http://en.wikipedia.org/wiki/Graphene.
  61. Т. М. Радченко, Металлофиз. новейшие технол., 30, № 8: 1021 (2008).
  62. Т. М. Радченко, В. А. Татаренко, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 6, № 3: 867 (2008).
  63. T. M. Radchenko and V. A. Tatarenko, Solid State Phenom., 150: 43 (2009). Crossref
  64. T. M. Radchenko and V. A. Tatarenko, Solid State Sci., 12, No. 2: 204 (2010). Crossref
  65. T. M. Radchenko and V. A. Tatarenko, Physica E, 42, No. 8: 2047 (2010). Crossref
  66. І. Ю. Сагалянов, Ю. І. Прилуцький, Т. М. Радченко, В. А. Татаренко, Успехи физ. мет., 11, № 1: 95 (2010). Crossref
  67. T. M. Radchenko and V. A. Tatarenko, Int. J. Hydrogen Energy, 36, No. 1: 1338 (2011). Crossref
  68. А. Г. Хачатурян, Теория фазовых превращений и структура твердых растворов (Москва: Наука: 1974).
  69. A. G. Khachaturyan, Theory of Structural Transformations in Solids (New York: John Wiley & Sons: 1983).
  70. Т. М. Радченко, В. А. Татаренко, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 8, № 3: 623 (2010).

© 2000 «ИМФ НАН Украины»