Исследована возможность использования однослойных углеродных нанотрубок в качестве веществ, обладающих протонной проводимостью. Предложены два возможных механизма миграции протона по поверхности однослойных нанотрубок. Проведены полуэмпирические квантово-механические расчеты процесса переноса протона на внешней поверхности нанотрубок и построены профили поверхности потенциальной энергии, которые позволили рассчитать энергию активации перескока протона с одного атома углерода на другой. Данная характеристика может быть использована для получения зависимости величины относительной прыжковой проводимости нанотрубки от температуры. Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант N 04-03-96501). PACS: 66.10.Ed, 73.61.Wp
Запороцкова И.В., Лебедев Н.Г., Запороцков П.А. Протонная проводимость однослойных углеродных нанотрубок: полуэмпирические исследования // ФТТ, 2006, том 48, выпуск 4, Стр. 756

В рамках модели парных потенциалов исследованы морфология, энергетическая устойчивость и термическое поведение семейства тубулярных нанокристаллитов MgO. Установлено, что рост числа стенок резко повышает устойчивость полых кристаллитов MgO призматической морфологии. Сделано заключение о том, что данные наноструктуры будут отличаться значительной стабильностью свойств в широком интервале их размеров. Работа поддержана РФФИ (грант N 04-03-32111) и Фондом поддержки научных школ (грант ВШ-829.2003.3). PACS: 61.46.Fg, 65.80.+n, 73.22.-f
Еняшин А.Н., Зайферт Г., Ивановский А.Л. Моделирование структурных итермических свойств тубулярных нанокристаллитов оксида магния // ФТТ, 2006, том 48, выпуск 4, Стр. 751

В основе метода лежит решение уравнения Шредингера для частицы (молекулы водорода), движущейся в потенциале, создаваемом окружающими молекулами водорода, а также атомами, составляющими углеродную стенку нанотрубки. Потенциал взаимодействия молекул водорода был взят в форме эмпирического потенциала Сильвера--Голдмана, хорошо описывающего экспериментальные данные по взаимодействию (включая ван-дер-ваальсовое) молекул H2. Взаимодействие H2 с атомами углерода описывалось с помощью аналогичного потенциала Леннарда--Джонсона. При вычислении свободной энергии при ненулевой температуре рассматривался вклад фононов, позволяющий учесть корреляции во взаимном положении соседних молекул. Для молекул адсорбированного водорода вычислена зависимость полной и свободной энергии, а также термодинамического потенциала Гиббса от приложенного давления P и температуры T. Данные зависимости с учетом квантовых эффектов вычислены впервые. Также впервые была построена зависимость плотности водорода m(P,T) от этих величин. PACS: 65.80.+n, 82.60.Qr, 68.43.-h
Федоров А.С., Сорокин П.Б. Плотность и термодинамика водорода, адсорбированного наповерхности однослойных углеродных нанотрубок // ФТТ, 2006, том 48, выпуск 2, Стр. 377

Предложена структура и описываются свойства новой неуглеродной нанотрубки BeO, состоящей из свернутой графитоподобной плоскости. С помощью ab initio DFT расчетов проведены вычисления энергии связи, электронной зонной структуры и плотности состояний, рассчитана зависимость энергии деформации нанотрубки от ее диаметра D и вычислен модуль Юнга Y для данных нанотрубок различных диаметров и хиральности. Из сравнения рассчитанных энергий связи нанотрубок и кристаллического BeO со структурой вюрцита делается вывод о том, что нанотрубки BeO могут образовываться в процессе плазменно-химического или CVD синтеза. Установлено, что данные трубки являются полярными диэлектриками (щель ~ 5 eV), жесткость которых сравнима с жесткостью аналогичных углеродных нанотруб (модуль Юнга YBeO~ 0.7YC). Показано, что при диаметрах D>1 nm \glqq кресельные\grqq нанотрубки (n,n) более выгодны по энергии по сравнению с трубками (n,0) типа \glqq зигзаг\grqq. Работа выполнена в рамках проекта ГНТП \glqq Низкоразмерные квантовые структуры\grqq. PACS: 61.46.Fg, 62.25.+g, 73.22.-f
Сорокин П.Б., Федоров А.С., Чернозатонский Л.А. Структура и свойства нанотрубокBeO // ФТТ, 2006, том 48, выпуск 2, Стр. 373

Построены некоторые модели микротрубок из атомов углерода и рассчитано распределение электронной плотности в них. Показана возможность целенаправленного образования под действием давления областей повышенной электронной плотности определенной формы: соленоид, сильфон, тор. PACS: 73.20.-r, 73.90.+f
Волошин В.А., Бутько В.Г., Гусев А.А., Шевцова Т.Н. Модели углеродных микротрубок ираспределение электронной плотности вних // ФТТ, 2006, том 48, выпуск 2, Стр. 368

В порошкообразный нанопористый углерод (размер пор около 2 nm), приготовленный из карбидного порошка B4C, введены кластеры кобальта. Проведены измерения электронного спинового резонанса в широком интервале температур. При всех температурах спектр состоит из двух перекрывающихся резонансных линий с лоренцовой формой линии. Найдены температурные зависимости интегральных интенсивностей и ширины линий, а также резонансных полей. Теоретический анализ указанных зависимостей показывает, что они могут быть описаны в рамках теории неупорядоченной магнитной среды с двумя системами спинов, имеющими разные свойства. PACS: 75.50.Tt, 76.30.Fc
Вейнгер А.И., Шанина Б.Д., Данишевский А.М., Шуман В.Б., Курдюков Д.А., Гордеев С.К., Кукушкина Ю.А. Электронный спиновый резонанс нанопористого углерода скластерами кобальта // ФТТ, 2006, том 48, выпуск 1, Стр. 159

Предложена методика для расчетов электронной структуры и физических свойств (в частности --- модуля Юнга) нанотрубок (НТ), в том числе и однослойных углеродных нанотрубок. Метод явно использует периодические граничные условия для геометрической структуры нанотруб и позволяет весьма значительно (в 10-103 раз) сократить время расчетов электронной структуры при минимальных погрешностях. Сущность метода заключается в изменении геометрии рассчитываемой структуры путем искусственного разбиения нанотрубки на секторы с введением соответствующих граничных условий. При этом появляется возможность значительно уменьшить размер элементарной ячейки НТ в двух измерениях, причем число атомов в новой элементарной ячейке модифицированной НТ будет равно числу атомов исходной элементарной ячейки, деленной на целое число. Уменьшение размеров ячейки и сопутствующее уменьшение количества атомов в ячейке позволяют резко уменьшить время расчетов, причем оно будет значительно уменьшаться при увеличении степени разбиения НТ, особенно для случая нанотрубок больших диаметров. На конкретных расчетах некоторых углеродных и неуглеродных (BN) нанотрубок показано, что предложенная методика приводит лишь к незначительным отклонениям в расчете электронной структуры, плотности электронных состояний и модуля Юнга по сравнению с обычным методом расчета. Работа частично профинансирована Федеральной Российской Программой \glqq Интеграция\grqq (гранты Б0017 и Я0007).
Федоров А.С., Сорокин П.Б. Оптимизация расчетов электронной структуры углеродных нанотрубок // ФТТ, 2005, том 47, выпуск 11, Стр. 2106

Предложен новый механизм образования фуллеренов из кластеров \glqq скрытой\grqq фазы --- кватаронов. Согласно этому механизму, в пересыщенной углеродсодержащей среде сначала образуются полые кватароны, которые по мере установления связей между атомами углерода трансформируются в жесткие кластеры (фуллерены) с характерной икосаэдрической симметрией. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 02-05-64883) и программы фундаментальных исследований президиума РАН \glqq Фундаментальные проблемы физики и химии наноразмерных систем и наноматериалов\grqq (проект \glqq Кластерная (кватаронная) самоорганизация вещества на наноуровне и образование наноразмерных систем, кристаллических и некристаллических материалов\grqq).
Асхабов А.М. Кватаронная модель образования фуллеренов // ФТТ, 2005, том 47, выпуск 6, Стр. 1147

Обнаружена корреляция между массой молекулы фуллерена Cnc и такими свойствами ГЦК-фуллеритов, как энергия сублимации, расстояние между центрами ближайших молекул, параметр Грюнайзена, модуль сжатия при нулевых давлении и температуре. На основе данных корреляционных зависимостей восстановлены параметры парного потенциала типа Ми-Леннарда-Джонса для межфуллеренного взаимодействия в ГЦК-фуллеритах. Полученные параметры потенциала апробированы при расчете различных свойств фуллеритов. Расчеты указывают на то, что при nc=<q 15-20 кристаллы фуллеритов Cnc неустойчивы. Оценены параметры тройной и критической точек фуллеренов. Изучена эволюция параметров потенциала и различных свойств при изменении молекулярной массы фуллерена. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 02-03-33301).
Магомедов М.Н. О свойствах ГЦК-фуллеритов // ФТТ, 2005, том 47, выпуск 4, Стр. 758

Исследовано образование дефектов в углеродных нанотрубках под действием потока ионов аргона. Представлены экспериментальные результаты исследования pi-плазмонов в однослойных и многослойных углеродных нанотрубках методом характеристических потерь энергии электронами. Надмолекулярная структура нанотрубок в процессе проведения эксперимента ступенчато модифицировалась потоком ионов аргона (максимальная доза облучения составляет 360 muC/cm2). Одновременно методом Оже-электронной спектроскопии контролировалось содержaние внедренного в структуру нанотрубок аргона. Экспериментально определено влияние ионного облучения на собственную энергию pi-плазмонов Epi и ширину на половине высоты плазменного спектра delta E. Выявлена связь указанных величин с концентрацией внедренного аргона. Показано, что процесс дефектообразования за счет облучения ионами немонотонен, протекает ступенчато. Дана качественная феноменологическая интерпретация обнаруженного экспериментально уменьшения величины Epi и одновременного уширения спектра pi-плазмонов. Высказано предположение, что микроскопический механизм обнаруженных явлений связан с некоторым сужением энергетических pi-подзон за счет поля заряженных дефектов, созданных ионами. Работа выполнена при поддержке Министерства образования Российской Федерации (грант N PD02-1.2-170).
Бржезинская М.М., Байтингер Е.М., Шнитов В.В., Смирнов А.Б. Изучение начальных стадий дефектообразования углеродных нанотрубок поддействием ионного облучения аргоном // ФТТ, 2005, том 47, выпуск 4, Стр. 745