Вышедшие номера
Влияние атомов замещения на электронные свойства углеродных нанотрубок
Борознин С.В.1, Запороцкова И.В.1, Борознина Н.П.1, Григорьев А.Д.1, Запороцков П.А.1, Веревкина К.Ю.1
1Волгоградский государственный университет, Волгоград, Россия
Email: boroznin@volsu.ru
Поступила в редакцию: 2 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 2 октября 2024 г.
Принята к печати: 2 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 31 января 2025 г.

Проведен компьютерный эксперимент по исследованию зависимости электронных свойств углеродных нанотрубок от концентрации замещающих атомов бора и азота. Выбраны нанотрубки со следующими концентрациями замещающих атомов бора или азота: с содержанием 50% (каждый второй атом углерода был заменен на атом В или N); 25%; нанотрубки, в которых происходит замещение лишь одного атома С на атом В или N в шестиугольнике. Установлено присутствие зависимости ширины запрещенной зоны от модифицирующих атомов, а также наличие переноса заряда между углеродом и атомами замещения. Результаты анализа углеродных нанотрубок, содержащих различные концентрации примесных атомов бора, показали, что нанотрубки типа (n, 0), содержащие атомы замещения, - узкощелевые полупроводники. При модификации атомами бора на них концентрируется положительный заряд, в то время как азот оттягивает на себя электронную плотность в углеродных нанотрубках. Ключевые слова: углеродная нанотрубка, реакция замещения, гетероструктура, узкощелевой полупроводник, перенос заряда.
  1. S. Agnoli, M. Favaro. J. Mater. Chem. A, 4, 5002 (2016). DOI: 10.1039/C5TA10599D
  2. L.K. Putri, W.J. Ong, W.S. Chang, S.P. Chai. Appl. Surf. Sci.. 358, 2 (2015). DOI: 10.1016/j.apsusc.2015.08.177
  3. W. Zhang, L. Wu, Z. Li, Y. Liu. Rsc Adv., 5, 49521 (2015). DOI: 10.1039/C5RA05051K
  4. C. Krockel, M.R. Preciado-Rivas, V.A. Torres-Sanchez, D.J. Mowbray, S. Reich, F. Hauke, J.C. Chacon-Torres, A. Hirsch. J. Am. Chem. Soc., 142 (5), 2327 (2020). DOI: 10.1021/jacs.9b11370
  5. F. Hassani, H. Tavakol. Fullerenes, Nanotub. Carbon Nanostruct. 26 (8), 479 (2018). DOI: 10.1080/1536383X.2018.1448793
  6. F. Mohammadi, H. Tavakol. Fullerenes, Nanotub. Carbon Nanostruct., 26 (4), 218 (2018). DOI: 10.1080/1536383X.2018.1428567
  7. H. Tavakol, F. Mohammadi. Fullerenes, Nanotub. Carbon Nanostruct., 26 (11), 715 (2018). DOI: 10.1080/1536383X.2018.1484731
  8. H. Tavakol, F. Keshavarzipour. RSC Adv., 6 (67), 63084 (2016). DOI: 10.1039/C6RA11447D
  9. K. Saadat, H. Tavakol. Struct. Chem., 27 (3), 739 (2016). DOI: 10.1007/s11224-015-0616-6
  10. S.V. Sawant, A.W. Patwardhan, J.B. Joshi, K. Dasgupta. Chem. Eng. J., 427, 131616 (2022). DOI: 10.1016/j.cej.2021.131616
  11. П.Н. Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки. Строение, свойства, применения (Бином. Лаборатория знаний, М., 2006)
  12. K. Fujisawa, T. Hayashi, M. Endo, M. Terrones, J.H Kim, Y.A. Kim. Nanoscale., 10 (26) 12723 (2018)
  13. С.В. Борознин. Углеродные наноструктуры с примесными атомами бора: исследования строения и свойств (Канд. дис. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2023)
  14. I. Zaporotskova, S. Boroznin, N. Boroznina. J. Phys.: Conf. Ser., 1967 (1), 012045 (2021)
  15. N. Boroznina, I. Zaporotskova, S. Boroznin, E. Dryuchkov. Chemosensors., 7 (1), 11 (2019)
  16. W. Koch, M. Holthausen. A Chemist's Guide to Density Functional Theory (Weinheim: Wiley-VCH. Germany, 2002)
  17. B. Кон, Дж.А. Попл. Успехи физических наук, 172 (3) 335 (2002)