s - гібридизації це три - зв'язку і одна - зв'язок, а при sp- гібридизації - дві - зв'язку і дві - зв'язку
Малюнок 1.4 - Схема - зв'язки
Атом вуглецю має довольнобольшое кількість аллотропией. Ступінь гібридизації цих аллотропией різна -, де n - дробове число: 1 lt; n lt; 3. (показано на малюнках 1.5)
вуглець нанотрубка хіральність атом
Малюнок 1.5 - Схема класифікації вуглецевих матеріалів в залежності від ступеня гібридизації складових атомів
Згідно зі схемою 1.5. аллотропии вуглецю можуть мати певний ступінь гібридизації: - алмаз;-графіт, фулерени, нанотрубки, пеаподи;- Карбін. Також аллотропии можуть мати проміжну ступінь гібридизації, де n - дробове число: 1 lt; n lt; 3. Якщо те аллотроп є вуглецевим моноцикла (графана і його модифікації), при аллотроп буде замкнуто-каркасною структурою (фулеренові полімери, глитер, клесріт, тримери і димери). Ще аллотропии вуглецю можу мати змішану ступінь гібридизації. Це аллотропии помешения в центрі трикутника схеми 1.5 скловуглець, кокс, вуглецеві волокна, сажа. Також деякі аллотропии вуглецю можуть знаходиться в гібридизації - це карбіноалмази.
2. Структура нанотрубок
2.1 Хіральність нанотрубки
Рисунок 2.1 - Малюнок площині (a) і циліндра (b)
Ідеальна одношарова нанотрубка являє собою згорнуту в циліндр графітову площину, причому площину викладена правильними шестикутниками, у вершинах яких розташовані атоми вуглецю/1 /. У графітової площині задається базис згідно малюнку 2.2.
Малюнок 2.2 - Схема графітової площині із заданим базисом векторів
Згортання площини в циліндр відбуватися може під будь-яким кутом між вектором графітової площині і перпендикуляром осі нанотрубки, так званий кут орієнтації. Кут орієнтації задає хіральність нанотрубки, які визначає багато фізичні характеристики, зокрема, електричні, теплові та багато інших властивостей.
Малюнок 2.3 - Схема ілюструє кут орієнтації, де T - напрямок осі, - перпендикуляр осі напрямку
Хіральність нанотрубок в базисі () позначається набором символів (т, п), вказуючим координати шестикутника, який в результаті згортання площині має співпасти з шестикутником, що знаходяться на початку координат. Деякі з таких шестикутників разом з відповідними позначками відзначені на малюнку. Інший спосіб позначення хіральності полягає у вказівці кута між напрямком згортання нанотрубки і напрямком, в якому сусідні шестикутники мають спільну сторону Серед різних можливих напрямків згортання нанотрубок виділяються напрямки для яких суміщення шестикутника (т, п) з початком координат не вимагає спотворення в його структурі. Цим напрямками відповідають кут=0 (armchair-конфігурація) і=30 ° (zigzag-конфігурація) Зазначені зміни відповідають Хіральність (т, 0) і (2n, п) відповідно.
Малюнок 2.4 - Атомні моделі основних конфігурацій нанотрубок: a - armchair, b - zigzag, c -хіральная нанотрубка
Рисунок 2.5 - Схема ілюструє залежність індексів хіральності, кута орієнтації і діаметр нанотрубок
Індекси хіральності одношарової нанотрубки (т, п) однозначним чином визначають її діаметр D. Цей зв'язок має наступний вигляд:
де d 0 =0, 142 нм - відстань між сусідніми атомами вуглецю в графітової площині Зв'язок між індексами хіральності (т, п) і кутом дається співвідношенням:
Роздільна здатність сучасних електронних мікроскопів недостатня для безпосереднього розрізнення хіральностінанотрубок, тому основний спосіб визначення даного параметра пов'язаний з вимірюванням їх діаметру.
2.2 Одношарові нанотрубки
На малюнку 3.1 представлена ??ідеалізована модель одношарової нанотрубки/1 /. Така трубка не утворює швів при згортанні і закінчується полусферіческімівершінамі, що містять, поряд з правильними шестикутниками, також по шість правильних п'ятикутників. Наявність п'ятикутників на кінцях трубок дозволяє розглядати їх як граничний випадок молекул фулеренів, довжина поздовжньої осі яких значно перевищує діаметр.
Малюнок 2.6 - Ідеалізована модель одношарової нанотрубки
Структура одношарових нанотрубок, спостережуваних експериментально, у багатьох відношеннях відр...
