Задачі для розв'язування

Задача 1. Виходячи із величини діаметра С₆₀ D  0,714 нм, оцінити величину параметра ГЦК- решітки фулериту. Отримані результати порівняти із результатом розрахунку на основі рентгенівських даних [1] (таблиця 1).

_{Таблиця 1 - Розрахунок рентгенограми від фулериту С}60

Ном.	d, нм	hkl	a, нм	Ном.	d, нм	hkl	a, нм
1	0,820	111		3	0,428	311
2	0,502	220		4	0,410	222

а = а_сер  а_сер

Задача 2. Пояснити відміність між фулеренами, фулеритами, фулеридами і ендофулеренами.

Задача 3. Пояснити суть схеми „шлях фулерену”.

Задача 4. Визначити зміну густини фулериту С₆₀ при переході при Т=260 К від ГЦК - (а=1,416 нм) до ПК - гратки (а=1,410 нм). Густина ГЦК - фази  = 1,7·10³ кг/м³.

Задача 5. Пояснити фізичну природу температур Т₀, Т_g і Т_{ПКГЦК} для фулериту С₆₀ .

Задача 6. Виходячи із температурної залежності [2] опору плівки Cu@С₆₀ (d=1 мкм, : = 0,5) (таблиця 2), установити тип провідності і визначити енергію активації електропровідності.

Таблиця 2 - Залежність опору від температури плівки Cu@С₆₀

Ном.	R,Ом	T,К	Ном.	R,Ом	T,К	Ном.	R,Ом	T,К
1	330	300	3	310	330	5	300	350
2	320	313	4	305	340	6	300	370

Список літератури

1. Созин Ю.И. Фуллериты и влияние на них высоких температур и давлений / Ю.И.Созин, М.Я. Кицай // Сверхтвердые материалы.- 1995.- №5.- С. 54-56.

2. Шпилевский Э.М. Металл-фуллереновые пленки: получение, свойства, применение //Алмазные пленки и пленки родственных материалов.- Харьков: ННЦХФТИ, 2003.- С. 242-263.

3. Проценко І.Ю. Технологія одержання і застосування плівкових матеріалів: навч. посібник з грифом МОНУ/ І.Ю.Проценко, Н.І.Шумакова. – Суми: Вид-во СумДУ, 2008.– 198 с.

Заняття 5. Фізичні властивості нанотрубок та нанодротів

Методичні вказівки. 1991 рік ознаменувався не тільки відкриттям Г.Крото, Р.Саллі та Р.Керлом фулеренів, але і відкриттям В.Кретчменом ще більш складного вуглецевого каркасного об’єкта циліндричної форми під назвою “нанотрубка” (ВНТ). Необхідно відмітити, що це експериментальне відкриття, оскільки теоретики його не передбачали. ВНТ можуть бути закритими і відкритими, одностінними, двостінними і багатостінними з відстанню між стінками 0,35 нм, а також прямими або спіральними.

На кінцях закритої одностінної ВНТ (ОНТ), крім шестикутних елементів, типових для графіту, є також і п’ятикутні. ВНТ можуть бути порожниcтими або заповненими ланцюжками ендофулеренів. ВНТ – це унікальний елемент електроніки майбутнього. Залежно від геометрії ВНТ (це називається „хіральністю”) електричні властивості можуть змінюватися в 10⁵ разів (від н/п до металу). Із ВНТ можна виготовляти високоефективні холодні катоди, плоскі дисплеї, основою яких буде матриця із ВНТ (розмір елемента зображення – 1 мкм), пристрої для запису та зчитування інформації густиною 250 Гбіт/см². Сучасні методи дозволяють отримувати не тільки окремі НТ, але і їх упорядковані пучки (снопи), колонії і троси. НТ мають дуже високу міцність як на розтягування, так і згинання. Модуль Юнга ОНТ має величину 1-5 ТПа, що в 10 разів більше, ніж у сталі. НТ вже використовуються як голки для атомно-силових мікроскопів, якими можна підхоплювати атоми або молекули і переносити їх з місця на місце. Незвичайні їх електричні властивості роблять НТ одним із основних матеріалів наноелектроніки. Уже зараз створені лабораторні зразки польових транзисторів на основі однієї НТ (за допомогою напруги запирання у декілька вольт провідність НТ змінюється у 10⁵ разів). Багатостінні нанотрубки (БНТ) складаються від декількох до десятків ОНТ, вставлених коаксіально одна в одну. Відстань між стінками близька до міжшарової відстані в графіті (0,34 нм). З цієї причини мінімальний діаметр ОНТ d_min = 0,7 нм, а d₂, d₃ і т.д. задаються величиною d₁. У результаті внутрішній і зовнішній діаметри БНТ мають відповідно величини 0,7-4 нм і 5-40 нм.

При інжекції металевого розплаву в наноканали мембрани (d ~ 200 нм, l ~ 50 мкм, ~ 510 ¹² 1/м²) шляхом підвищення тиску на розплав заповнюються пори мембрани і формуються нанодроти (НД). Таким методом отримали НД із In, Sn, Al, Se, Te, GaSb, Bi₂Te₃ та інші.

Найбільші досягнення в технології НД має швейцарська група Д. - Ф. Ансермета та його співробітників. Група працює в Політехнічній федеральній школі Інституту експеримен-тальної фізики м.Лозанна (Швейцарія). Основну свою увагу вони приділяють дослідженню гальваномагнітних властивостей (зокрема, магнітоопір, гігантський магнітний опір) у плівкових і гранульованих НД. Рис.2 схематично ілюструє морфологію електрохімічно осаджених НД, які найбільш широко досліджує група Ансермента.