Вышедшие номера
Механические свойства многостенных углеродных хиральных нанотрубок и жгутов из них: in silico исследования в рамках метода функционала плотности в приближении сильной связи
Глухова О.Е.1,2, Колесниченко П.А.1, Слепченков М.М.1
1Институт физики, Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
2Институт бионических технологий и инжиниринга, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России, Москва, Россия
Email: glukhovaoe@info.sgu.ru
Поступила в редакцию: 6 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 8 мая 2025 г.
Принята к печати: 8 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 21 июня 2025 г.

Квантово-механическими методами выявлены закономерности электронных и механических свойств многостенных углеродных нанотрубок с внутренним каналом ~4-5 nm, в том числе при объединении в жгуты. Разработаны новые методики: I) генерации атомистических суперячеек атомных сеток многостенных трубок и жгутов из них; II) вычисления площади в поперечном сечении произвольного меандра из нанотрубок в составе жгута для расчета модуля Юнга. С помощью разработанных методик и метода DFTB (метод функционала плотности в приближении сильной связи) исследованы закономерности соотношения "напряжение-деформация" при растяжении хиральных нанотрубок и жгутов из них в диапазоне 0.1-10 %. Установлено, что константы упругости (модуль Юнга, коэффициент Пуассона) для жгутов из трех многостенных трубок превышают аналогичные для отдельных аналогичных трубок в несколько раз, что делает их перспективными в области разработки новых материалов для корпусирования электронных приборов в условиях экстремальных нагрузок. Ключевые слова: углеродные многостенные хиральные нанотрубки, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, жгуты из хиральных многостенных нанотрубок, метод функционала плотности в приближении сильной связи (DFTB).
  1. А.В. Елецкий. УФН 177, 233-274 (2007)
  2. Ю.А. Баимова, Р.Т. Мурзаев, С.В. Дмитриев. ФТТ 56, 10, 1946 (2014)
  3. C.H. Wong, V. Vijayaraghavan. Comput. Mater. Sci. 53, 1, 268-277 (2012)
  4. A.M. Beese, X.D. Wei, S. Sarkar, R. Ramachandramoorthy, M.R. Roenbeck, A. Moravsky, M. Ford, F. Yavari, D.T. Keane, R.O. Loutfy, S.T. Nguyen, H.D. Espinosa. ACS Nano 8, 11, 11454-11466 (2014)
  5. C.F. Cornwell, C.R. Welch. Molecular Simulation, 38, 13, 1032-1037 (2012)
  6. X. Liu, W. Lu, O.M. Ayala, L.-P. Wang, A.M. Karlsson, Q. Yang, T.-W. Chou. Nanoscale 5, 5, 2002-2008 (2013)
  7. G. Gul, R. Faller, N. Ileri-Ercan. Biophys. J. 122, 10, 1748-1761 (2023)
  8. B. Arash, H.S. Park, T. Rabczuk. Compos. B: Eng. 80, 92-100 (2015)
  9. D. Zhao, X.Q. Wang, L.-H. Tam, C.L. Chow, D. Lau. Thin-Walled Struct. 196, 111536 (2024)
  10. Y. Li, B. Zhang. Diam. Relat. Mater. 140, Part A, 110476 (2023)
  11. H. Wei, H.Z.J. Ting, Y. Gong, C. Lu, O.E. Glukhova, H. Zhan. Nanomaterials (Basel), 12, 5, 760 (2022)
  12. J-G. Kim, D. Suh, H. Kang. Curr. Appl. Phys. 21, 96-100 (2021)
  13. M.V. Il'ina, O.I. Il'in, A.A. Konshin, A.A. Fedotov, O.A. Ageev. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 443, 012010 (2018)
  14. G. Budiutama, R. Li, S. Manzhos, M. Ihara. J. Chem. Theory Comput. 19, 15, 5189-5198 (2023)
  15. Density Functional Tight Binding. Электронный ресурс. https://dftb.org (дата обращения: 2025-04-25)
  16. J. Sun, X. Zhang, Y. Wang, M. Li, X. Wei, H. Liu, W. Zhou. Nano Res. 17, 7522-7532 (2024).
  17. A.Y. Gerasimenko, E. Kitsyuk, U.E. Kurilova, I.A. Suetina, L. Russu, M.V. Mezentseva, A. Markov, A.N. Narovlyansky, S. Kravchenko, S.V. Selishchev, O.E. Glukhova. Polymers 14, 9, 1866 (2022)