Борознин Сергей Владимирович, кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой судебной экспертизы и физического материаловедения
пр. Университетский 100, г. Волгоград 400062
Researcher ID: F-1124-2014
Sergey V. Boroznin, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Head of the Department of Forensic Examination and Physical Materials Science, Institute of Priority Technologies
100 Universitetskii Prospect, Volgograd 400062
Researcher ID: F-1124-2014
Цель – исследование возможности контроля различных эффектов, включая металлизацию, углеродных нанотрубок с помощью примесных атомов бора. Рассматриваются существующие способы проведения реакций замещения в нанотрубках части атомов углерода на бор.
Методы. Для проведения анализа современного состояния исследований по тематике проведены сравнения международных и отечественных исследований в области проведения модифицирования и металлизации углеродных нанотрубок. С целью уточнения механизмов металлизации и определения зависимости данного процесса от концентрации примесных атомов бора были использованы результаты модельных экспериментов, проведенных с применением теории функционала плотности.
Результаты. В результате проведенных исследований установлено, что модифицирование углеродных нанотрубок атомарным бором является одним из наиболее эффективных способов управления физико-химическими свойствами изучаемых нанообъектов. Также было установлено, что внедрение примесных атомов бора приводит к локализации адсорбционных центров вблизи них. В ходе модельного эксперимента также было установлено, что в системе происходит перераспределение электронной плотности от атомов металлов к поверхности нанотрубки.
Заключение. Совокупность описанных явлений позволяет сделать вывод о том, что с помощью примесных атомов бора возможно не только контролировать процесс металлизации углеродных нанотрубок, но и те электронные свойства, которые будут важны для дальнейшего их использования в качестве узлов приборов наноэлектронных устройств.
Purpose – is devoted to the study of the possibility of controlling various effects, including metallization, of carbon nanotubes using impurity boron atoms. The existing methods of carrying out substitution reactions in nanotubes of a part of carbon atoms for boron are considered.
Methods. To analyze the current state of research on the subject, international and domestic studies in the field of modification and metallization of carbon nanotubes were compared. In order to clarify the mechanisms of metallization and determine the dependence of this process on the concentration of impurity boron atoms, the results of model experiments conducted using the density functional theory (DFT) were used.
Results. As a result of the conducted research, it was found that the modification of carbon nanotubes with atomic boron is one of the most effective ways to control the physico-chemical properties of the studied nanoobjects. It was also found that the introduction of impurity boron atoms leads to the localization of adsorption centers near them. During the model experiment, it was also found that the electron density is redistributed in the system from metal atoms to the surface of the nanotube.
Conclusion. The totality of the described phenomena allows us to conclude that with the help of impurity boron atoms, it is possible not only to control the metallization process of carbon nanotubes, but also those electronic properties that will be important for their further use as nodes of nanoelectronic devices.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.