Оглобля Олександр Володимирович. Механічні, оптичні та електронні властивості одношарових вуглецевих нанотрубок: дисертація канд. фіз.-мат. наук: 01.04.02 / Київський національний ун-т ім. Тараса Шевченка. - К., 2003. - Бібліогр.: с. 14.
Анотація до роботи:
Оглобля О.В. Механічні, оптичні та електронні властивості одношарових вуглецевих нанотрубок. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.02 – теоретична фізика. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2004.
Запропоновано коливальну модель граткової динаміки одношарової вуглецевої нанотрубки, в рамках якої були розраховані значення коливних частот та модулі механічної пружності нанотрубок різної хіральності (m,n) як функції двох параметрів моделі. Отриманий коливальний спектр був використаний для розрахунку питомої теплоємності нанотрубок як функції температури.
За допомогою теорії симетрії, застосованої до квантово-механічної задачі пошуку електронного спектру нанотрубок, показано, що нанотрубки з індексами хіральності m-n кратними трьом не мають забороненої зони між валентною зоною та зоною провідності, а решта нанотрубок мають заборонену зону, для розрахунку величини якої отримана аналітична формула.
Показано, що гетеропереходи типу (2m,0)/(m,m) мають заборонену зону в провідності. Чисельний аналіз вольт-амперних характеристик цих гетеропереходів показав, що при зростанні напруги струм виходить на плато. Висота плато більша для гетеропереходів більшого радіусу. Максимум диференціальної провідності для гетеропереходів типу (2m,0)/(m,m) з більшим значенням m лежить при менших напругах.
В рамках моделі Зу-Шриффер-Хігер розраховано значення лінійної та нелінійної (третього порядку) оптичної поляризованості для нанотрубок різної геометрії (різної хіральності, довжини, відкриті/закриті). Показано, що нанотрубки з індексами хіральності m-n кратними трьом мають найбільшу величину оптичної поляризованості. Збільшення кулонівського відштовхування, зменшення довжини та відкритість нанотрубок зсуває піки лінійної поляризованості у бік вищих енергій та зменшує їх амплітуду.
Отримані в роботі результати дозволяють зробити такі висновки:
Для хіральних ОВНТ перевірено ізоморфізм фактор-групи їх симетрії та циклічної групи обертань. З використанням методу згортки зон отримано коливальний спектр ОВНТ будь-якої хіральності.
Шляхом розкладу пружньої енергії ОВНТ, записаної в наближенні сильного зв'язку, по величині відносного стиску, отримані аналітичні формули для розрахунку модуля Юнга та коефіцієнта Пуассона ОВНТ різної хіральності в залежності від зовнішнього гідростатичного тиску. Показано, що з підвищенням тиску модуль Юнга ``armchair'' нанотрубок більш сильно зменшується ніж у ``zigzag'' нанотрубок.
Отримані коливальні спектри ОВНТ були використані для розрахунку їх теплоємності. Показано, що серед усіх типів ОВНТ ``armchair'' нанотрубки мають найбільшу питому теплоємність. Серед інших ОВНТ трубки з індексами хіральності, де n-m кратне трьом, мають більшу питому теплоємність. У кожній з трьох категорій (``armchair'', n-m кратне трьом, n-m не кратне трьом) більшу питому теплоємність мають ОВНТ меншого діаметру.
Безпосереднім розглядом ОВНТ як одновимірного кристалу з коміркою у формі ланцюга атомів, розташованих по колу, отримані дисперсійні співвідношення для -електронів симетричних ОВНТ. Застосуванням до електронної структури площини графіту методу згортки зон вдалося розрахувати густину станів -електронів ОВНТ довільної хіральності. Показано, що всі ``armchair'' (m,m), як і ``zigzag'' ОВНТ (m,0) з m кратним трьом не мають забороненої зони, у той час як всі інші - мають, і для них отримана формула для величини забороненої зони.
В рамках балістичної теорії провідності показано, що гетеропереходи з ОВНТ типу (2m,0) /(m,m) мають заборонену зону в провідності. Аналіз розрахованих вольт-амперних характеристик цих гетеропереходів засвідчив, що при зростанні напруги струм виходить на плато, висота якого більша для гетеропереходів більшого радіусу. Показано, що максимальну диференціальну провідність мають ОВНТ більшого радіусу. Максимум диференціальної провідності для гетеропереходів з ОВНТ типу (2m,0)/(m,m) з більшим значенням m лежить при менших напругах.
З результатів чисельних розрахунків електронної структур в рамках моделі Зу-Шриффер-Хігер отримані значення лінійної оптичної поляризованості та нелінійної оптичної поляризованості третього порядку в наближенні сумування по станах для ОВНТ кінцевої довжини з хіральністю (m,n). Показано, що ОВНТ, для яких m-n не кратне трьом, будуть мати менші значення і , незалежно від того, чи враховано кулонівську взаємодію електронів, чи ні. Виявлено, що збільшення кулонівського відштовхування електронів, зменшення довжини та відкритість нанотрубок зсуває піки в бік вищих енергій та зменшує їх амплітуду.
Розраховані спектри оптичного поглинання та лінійної поляризовності в'язок нанотрубок, які, зокрема, засвідчують, що їх піки групуються в кластери, причому перші два кластери відповідають переходам на картах густини станів напівпровідникових ОВНТ, а третій - металевих нанотрубок.
Публікації автора:
О.В. Оглобля Evolution of the specific heat of the carbon nanotubes with thermal treatment // Вісник Київського університету. Сер. фіз.-мат. наук - 2002. - № 4 – С. 397-400.
О.В. Оглобля Комп'ютерне моделювання оптичних спектрів поглинання в'язок із одношарових вуглецевих нанотрубок // Вісник Київського університету. Сер. фіз.-мат. наук - 2003. - № 4 – С. 405-407.
Yu. Prylutskyy, S. Durov, A. Ogloblya, P. Eklund, L. Grigorian. Study of mechanical properties of carbon nanotubes under the high pressure // Mol.Mater. - 2000. - Vol. 13, N 1- 4 - P. 71-74.
Yu.I. Prylutskyy, S.S. Durov, O.V. Ogloblya, E.V. Buzaneva, P. Scharff. Molecular dynamics simulation of mechanical, vibrational and electronic properties of carbon nanotubes // Comput.Mat.Sci. - 2000. - Vol. 17, N 2-4, P. 352-355.
Yu. Prylutskyy, O. Ogloblya, E. Buzaneva, A. Gorchinskiy, P. Eklund, P. Scharff. Optical properties of single-walled carbon nanotubes // Funct.Mater. - 2000. - Vol. 7, N 4(1) - P. 652-654.
Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, P. Eklund, P. Scharff. Electronic properties of carbon nanotubes with defects // Synth. Met. - 2001. Vol. 121, N 1-3 - P. 1209-1210.
Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, M.V. Makarets, O.P. Dmytrenko, M.P. Kulish, E.V. Buzaneva, P. Scharff. Irradiation effect on the electron transport properties of single-walled carbon nanotube. In "Frontiers of Multifunctional Integrated Nanosystems", NATO Science Series II. Mathematics, Physics and Chemistry, Kluwer Academic Publishers, 2003, P. 19-22.
Yu.I. Prylutskyy, A.V. Ogloblya, N.V. Makarets, N.P. Kulish, O.P. Dmytrenko. Computer modeling of irradiation effect on the electronic properties of carbon nanotube. J. Comput. Meth. Scie.&Engin., 2004, V. 4.
Yu. Prylutskyy, O. Ogloblya, E. Buzaneva, S. Putselyk, P. Eklund, P. Scharff. Effect of pressure on the electronic properties of carbon nanotubes // Electronic Properties of Novel Materials - Molecular Nanostructures, AIP Conference Proceedings 544. - AIP (Melville, New York) - 2000, P. 371- 375.
M.V. Makarets, M.P. Kulish, O.P. Dmytrenko, Y.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, E.V. Buzaneva, P. Scharff, T. Braun. Computer simulation of the irradiation effect on the modification of carbon nanostructures. In "Structural and Electronic Properties of Molecular Nanostructures", AIP Conference Proceedings 633. - AIP (Melville, New York), 2002. - P. 390-393.
M.V. Makarets, Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, O.P. Dmytrenko, M.P. Kulish, P. Scharff Electron transport properties of single-walled carbon nanotube with simulated radiation defect // Carbon'03: An International Conference of Carbon, conference abstracts, Oviedo, Spain, 2003, P.148.
Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, P. Scharff Evolution of the specific heat of the single-walled carbon nanotubes with thermal treatment // Carbon'03: An International Conference of Carbon, conference abstracts, Oviedo, Spain, 2003, P.149.
Yu.I. Prylutskyy, S.S. Durov, O.V. Ogloblya Molecular Dynamics Calculation of Mechanical, Vibrational and Electronic Properties of Carbon Nanotubes under the High Pressure // EPS-11: Trends in Physics, London, Abstract Book, 1999, P.23.
Yu.I. Prylutskyy, S.S. Durov, O.V. Ogloblya Optical and electronic properties of semiconductor carbon nanotube // NATO Advanced Research Workshop, Abstracts, Ustron-Jaszowiec, Poland, 1999, Vol. 3, P.17.
Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, S.S. Durov, A.L. Kapitanchuk // Computer simulation of vibrational and electronic properties of carbon nanotube with defect // Proceedings of SPAS, St. Peterburg, Russia, 1999, Vol.3, P. С6-С7.
Yu.I. Prilutskyy, S.S. Durov, O.V. Ogloblya, and V.O. Gubanov Symmetry, vibrational spectra and electronic properties of the single walled carbon nanotubes // IWFAC’99, St. Petersburg, Russia, Abstracts of Invited Lectures, 1999, P. 69.
Yu.I. Prilutskyy, S.S. Durov, O.V. Ogloblya Molecular dynamics simulations in the study of mechanical, vibrational and electronic properties of carbon nanotubes // E-MRS, Strasbourg, France, book of abstracts, 1999, P. C-11.
Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, P. Eklund, P. Scharff Structure, vibrational and electronic properties of the fullerene nanotube // ICEPOM-3: Electronic Processes in Organic Materials, conference abstracts, Kharkiv, Ukraine, 2000, P.150.
P Scharff, Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, P. Eklund Electronic and Vibrational Properties of Intercalated Carbon Nanotubes // ISIC-11: International Symposium on Intercalation Compounds, program and abstracts, Moscow, Russia, 2001, P. 76.
Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, P. Scharff Evolution of the breathing modes of the carbon nanotubes with thermal tratment and ambient pressure // ICEPOM-4: Electronic Processes in Organic Materials, conference abstracts, Lviv, Ukraine, 2002, P.85.
Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, M.V. Makarets. Computer simulation of the specific heat of single-walled carbon nanotubes. In VIII International Conference ICHMS'2003, Sudak-Crimea-Ukraine, 14-20 September 2003, Extended abstracts, p. 892-893.
Yu.I. Prylutskyy, O.V. Ogloblya, P. Scharff Computer modelling of optical absorption spectrum of single-walled carbon nanotube bundles // ICEPOM-5: Electronic Processes in Organic Materials, conference abstracts, Kyiv, Ukraine, 2004, P.50.
