Функционализация коротких кластеров из углеродных нанотрубок (6,0) атомами меди и никеля: теоретическое исследование
Борознина Н.П.
1, Сергеев Д.Ф.
1,2, Борознин С.В.
1, Запороцкова И.В.
11Волгоградский государственный университет, Волгоград, Россия
2Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, Волгоград, Россия
Email: boroznina.natalya@volsu.ru, khtnmma-231_327882@volsu.ru, boroznin@volsu.ru, irinazaporotskova@gmail.ru
Поступила в редакцию: 1 ноября 2025 г.
В окончательной редакции: 1 ноября 2025 г.
Принята к печати: 1 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 2 апреля 2026 г.
Представлены результаты теоретических исследований влияния функционализации поверхности чистых углеродных нанотрубок типа (6,0) атомами меди и никеля на их проводящие свойства. Для проведения анализа использован метод теории функционала плотности в рамках функционала B3LYP с применением базиса 6-31G. Выполненные расчеты позволили определить оптимальные положения атомов меди и никеля на поверхности углеродной нанотрубки. Ими оказались расположения атомов металлов над центром гексагона нанотрубки. Проведено компьютерное моделирование регулярной адсорбции атомов выбранных металлов на поверхности нанотрубки. Анализ электронно-энергетического состояния получившихся наносистем дал возможность определить значения ширины запрещенной энергетической зоны. При такого рода регулярной адсорбции наблюдается уменьшение ширины запрещенной зоны, что говорит об улучшении проводящих свойств полученных систем относительно "чистой" углеродной нанотрубки. Ключевые слова: нанотехнологии, наноматериалы, металлизация, поверхностная адсорбция.
- A. Kumar, R.C. Singh, R. Chaudhary. Mater. Today: Proceed., 21, 1453 (2020). DOI: 10.1016/j.matpr.2019.10.079
- A.K. Sharma, R. Bhandari, A. Aherwar, C. Pinca-Bretotean. Mater. Тoday: Рroceed., 27, 1608 (2020). DOI: 10.1016/j.matpr.2020.03.316
- A. Atmakuri, A. Palevicius, A. Vilkauskas, G. Yanusas. Polymers, 12 (9), 2088 (2020). DOI: 10.3390/polym12092088
- D.S. Prasad, C. Shoba, N. Ramanaiah. J. Mater. Res. Technol., 3 (1), 79 (2014). DOI: 10.1016/j.jmrt.2013.11.002
- A. Kumar, V.P. Singh, R.C. Singh, R. Chaudhary, D. Kumar, A.-H.I. Mourad. J. Mater. Sci., 59 (7), 2644 (2024). DOI: 10.1007/s10853-024-09398-7
- S. Suresha, B.K. Sridhara. Mater. Design, 31 (9), 4470 (2010). DOI: 10.1016/j.matdes.2010.04.053
- R. Chandel, N. Sharma, S.A. Bansal. Emergent Mater., 4 (5), 1243 (2021)
- S.A. Sajjadi, H.R. Ezatpour, M.T. Parizi. Mater. Design, 34, 106 (2012). DOI: 10.1016/j.matdes.2011.07.037
- L. Aryasomayajula, K.J. Wolter. J. Nanotechnol., 2013 (1), 296517 (2013). DOI: 10.1155/2013/296517
- N.T. Alvarez, P.Miller, M.R. Haase, R. Lobo, R. Malik, V. Shanov. Carbon, 144, 55 (2019). DOI: 10.1016/j.carbon.2018.11.036
- A. Hoque, C.P. Nawarathne, N.T. Alvarez. Carbon, 235, 120086 (2025). DOI: 10.1016/j.carbon.2025.120086
- M.M.H. Raza, M. Sadiq, M. Zulfequar, S. Husain, J. Ali. J. Phys. Chem. Solids, 178, 111309 (2023)
- M.A.S. Sakr, G.M. Abdelrazek, H. Abdelsalam, O.H. Abd-Elkader, V.A. Saroka, Q. Zhang. Mater. Sci. Eng.: B, 317, 118160 (2025). DOI: 10.1016/j.mseb.2025.118160
- A. Kumar, S. Rathor, S. Singh, R. Kant, H. Singh, M. Vost'ak, S. Houdkova. Tribology Intern., 111249 (2025). DOI: 10.1016/j.triboint.2025.11124
- S. Wangchuk, K. Promsuwan, J. Saichanapan, A. Soleh, K. Saisahas, K. Samoson, A. Numnuam, P. Kanatharana, P. Thavarungkul, W. Limbut. Microchem. J., 207, 112217 (2024). DOI: 10.1016/j.microc.2024.112217
- Ya. Wang, J. Chen, W. Tang, D. Xia, Yu. Liang, X. Li. Chemosphere, 214, 79 (2019). DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.09.074
- H. Zhang, J. Dai, H. Zhou, R. Hong, W. Dong, H. Chu. J. Analyt. Appl. Pyrolys., 192, 107272 (2025). DOI: 10.1016/j.jaap.2025.107272
- D. Chu, Ch. Gao, Z. Ji, Y. Li, Q. Jin, Y. He, W. Bai. Mater. Today Chem., 45, 102616 (2025). DOI: 10.1016/j.mtchem.2025.102616
- J. Kang, M. Kang, S. Pyo, K. Park. Composite Structures, 372, 119614 (2025). DOI: 10.1016/j.compstruct.2025.119614
- Sh. Gulati, H.N. Lingam, B.S. Kumar, K. Goyal, A. Arora, R.S. Varma. Chemosphere, 299, 134468 (2022). DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.134468
- V.J. Chakravarthy, C. Thontadari, G.N. Basavaraj, R. Sowndharya, N. Aravindan, V. Sangeetha. Microchem. J., 218, 115413 (2025). DOI: 10.1016/j.microc.2025.115413
- Ch.-Yu. Lin, J.-W. Chang, M.-H. Lin, K.-Ch. Wu, Sh.-H. Hong, J.-M. Lin, Ch.-W. Kung, Ch.-L. Liu. Chem. Eng. J., 521, 166861 (2025). DOI: 10.1016/j.cej.2025.166861
- M. Hamadanian, Z. Tavangar, B. Noori. J. Molecular Structure, 1076, 49 (2014). DOI: 10.1016/j.molstruc.2014.07.017
- N.P. Boroznina, S.V. Boroznin, I.V. Zaporotskova, P.A. Zaporotskov, D.F. Sergeev, G. Murugadoss, N. Venkatesh, Sh.G. Peera. Inventions, 10 (5), 86 (2025). DOI: 10.3390/inventions10050086
- S. Ramanathan, W.J. Lau, P.S. Goh, M.F. Omar, M.C. Breadmore, A.F. Ismail, H.H. See. J. Environmental Chem. Eng., 12 (3), 112931 (2024). DOI: 10.1016/j.jece.2024.112931
- J. Zhao, X. He, Yu. Wang, Sh. Wang, R.H. Baughman. Microchem. J., 214, 114086 (2025). DOI: 10.1016/j.microc.2025.114086
- S.-W. Choi, B.-M. Kim, S.-H. Oh, Yo.T. Byun. Sensors and Actuators B: Chem., 249, 414 (2017). DOI: 10.1016/j.snb.2017.04.119
- M. Penza, R. Rossi, M. Alvisi, M.A. Signore, G. Cassano, D. Dimaio, R. Pentassuglia, E. Piscopiello, E. Serra, M. Falconieri. Thin Solid Films, 517 (22), 6211 (2009). DOI: 10.1016/j.tsf.2009.04.009
- H. Shi, J. Chen, S. Yu. Mater. Today Commun., 37, 107200 (2023). DOI: 10.1016/j.mtcomm.2023.107200
- X. Hao, W. Zhou, Z. Huang, Y. Li, D. Li, J. Xu. J. Colloid Interface Sci., 689, 137200 (2025). DOI: 10.1016/j.jcis.2025.02.208
- R. Li, P. Song, Zh. Ji, H. Zhou, Yi. Xue, L. Kong, X. Shen. Appl. Surf. Sci., 649, 159188 (2024). DOI: 10.1016/j.apsusc.2023.159188
- M.S. Munir, M.I. Alvi, M.A. Saeed, A. Khan, A. Shareef, M. Khan. Mater. Chem. Phys.: Sustainability and Energy, 2, 100007 (2025). DOI: 10.1016/j.macse.2024.100007
- Sh.J. Shetty, T.K. Nanditha, S. Amini, S.M. Rumana Farheen, M.A. Sangamesha, S. Krishnaveni, S.C. Gurumurthy. J. Alloys Compounds, 1041, 183837 (2025). DOI: 10.1016/j.jallcom.2025.183837
- Л.С. Элбакян. Квантово-химические расчеты с применением программного пакета GAUSSIAN и графического редактора GAUSSVIEW (Волгоградский гос. университет, Волгоград, 2022)