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.
- S. Agnoli, M. Favaro. J. Mater. Chem. A, 4, 5002 (2016). DOI: 10.1039/C5TA10599D
- 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
- W. Zhang, L. Wu, Z. Li, Y. Liu. Rsc Adv., 5, 49521 (2015). DOI: 10.1039/C5RA05051K
- 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
- F. Hassani, H. Tavakol. Fullerenes, Nanotub. Carbon Nanostruct. 26 (8), 479 (2018). DOI: 10.1080/1536383X.2018.1448793
- F. Mohammadi, H. Tavakol. Fullerenes, Nanotub. Carbon Nanostruct., 26 (4), 218 (2018). DOI: 10.1080/1536383X.2018.1428567
- H. Tavakol, F. Mohammadi. Fullerenes, Nanotub. Carbon Nanostruct., 26 (11), 715 (2018). DOI: 10.1080/1536383X.2018.1484731
- H. Tavakol, F. Keshavarzipour. RSC Adv., 6 (67), 63084 (2016). DOI: 10.1039/C6RA11447D
- K. Saadat, H. Tavakol. Struct. Chem., 27 (3), 739 (2016). DOI: 10.1007/s11224-015-0616-6
- S.V. Sawant, A.W. Patwardhan, J.B. Joshi, K. Dasgupta. Chem. Eng. J., 427, 131616 (2022). DOI: 10.1016/j.cej.2021.131616
- П.Н. Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки. Строение, свойства, применения (Бином. Лаборатория знаний, М., 2006)
- K. Fujisawa, T. Hayashi, M. Endo, M. Terrones, J.H Kim, Y.A. Kim. Nanoscale., 10 (26) 12723 (2018)
- С.В. Борознин. Углеродные наноструктуры с примесными атомами бора: исследования строения и свойств (Канд. дис. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2023)
- I. Zaporotskova, S. Boroznin, N. Boroznina. J. Phys.: Conf. Ser., 1967 (1), 012045 (2021)
- N. Boroznina, I. Zaporotskova, S. Boroznin, E. Dryuchkov. Chemosensors., 7 (1), 11 (2019)
- W. Koch, M. Holthausen. A Chemist's Guide to Density Functional Theory (Weinheim: Wiley-VCH. Germany, 2002)
- B. Кон, Дж.А. Попл. Успехи физических наук, 172 (3) 335 (2002)