Исследование углеродных фаз из SP2†δ-гибридизированных атомов с трехмерной жесткосвязанной структурой

Али-Паша, Виталий Альбертович

Исследование углеродных фаз из SP2†δ-гибридизированных атомов с трехмерной жесткосвязанной структурой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Али-Паша, Виталий Альбертович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Челябинск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Исследование углеродных фаз из SP2†δ-гибридизированных атомов с трехмерной жесткосвязанной структурой»

Автореферат диссертации на тему "Исследование углеродных фаз из SP2†δ-гибридизированных атомов с трехмерной жесткосвязанной структурой"

80469371 На правах рукописи

Али-Паша Виталий Альбертович

ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ ФАЗ ИЗ БР^-ГИБРИДИЗИРОВАННЫХ АТОМОВ С ТРЕХМЕРНОЙ ЖЕСТКОСВЯЗАННОЙ СТРУКТУРОЙ

Специальность 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 О ИЮН 2010

004603715

На правах рукописи

Али-Паша Виталий Альбертович

ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ ФАЗ ИЗ БР^-ГИБРИДИЗИРОВАННЫХ АТОМОВ С ТРЕХМЕРНОЙ ЖЕСТКОСВЯЗАННОЙ СТРУКТУРОЙ

Специальность 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Работа выполнена на кафедре физики конденсированного состояния Челябинского государственного университета.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Беленков Е. А.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Бехтерев А. Н.

кандидат физико-математических наук Чеботарев С. С.

Ведущая организация: Башкирский государственный университет

Защита состоится ИК'ИЛ 2010 года в ¡4°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.296.03 в Челябинском государственном университете по адресу 454001, Челябинск, ул. Братьев Каширйных, 129, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного университета.

Автореферат разослан II ащЛююг.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор

Е. А. Беленков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Углерод имеет три основные аллотропные формы, имеющие различную структуру: цепочечную - карбин, слоевую - графит и трехмерную - алмаз. В цепочечной форме углерода карбине атомы находятся в Бр-гибридизированном состоянии, т. е. образуют две связи с соседними атомами. Для слоевой формы углерода графита характерно $р2-гибридизированное состояние, когда атом углерода образует три связи с соседними атомами. Трехмерная аллотропная форма углерода алмаз состоит из атомов углерода в состоянии 5р3-гибридизации, в которой каждый атом образует по четыре связи с соседними атомами. Возможность нахождения атомов углерода в различных гибридизиро-ванных состояниях обуславливает большое разнообразие неорганических соединений и указывает на возможность существования существенно большего количества разнообразных углеродных фаз, чем известно на сегодня. Поиск путей синтеза новых углеродных фаз, исследование их структуры и свойств является актуальной фундаментальной задачей физики конденсированного состояния.

В настоящее время поиск новых углеродных фаз идет в двух направлениях, во-первых, в области гибридных структур, состоящих из атомов углерода в различных основных гибридизированных состояниях (ер, Бр2, ер3) в разной пропорции; во-вторых, ведется поиск фаз из углеродных атомов находящихся в состояниях с промежуточной гибридизацией ер" и/или ер10 (где 1 < п < 2,2 < т < 3). Причем промежуточные гибридизированные состояния для атомов углерода имеющих число атомов в первой координационной сфере такое же, как в основных состояниях рассматриваются как отклонения от этих состояний Бр1±8, зр215 или Бр3±5.

С точки зрения практического использования в качестве конструкционных материалов наибольший интерес представляет поиск новых углеродных фаз имеющих трехмерную (ЗО) жесткосвязанную структуру. Используемый в настоящее время подход к поиску таких фаз, основывается на априорном допущении, что из Бр-гибридизированных атомов можно получить только цепочечные структуры, из Бр2 - слоевые, и только из зр3 - трехмерные прочносвязан-ные. Следствием этого допущения является ограничение области поиска ЗБ материалов гибридными Бр+Бр3, эр^р3 или вр+вр^р3 фазами в которых обязательно содержатся эр3 атомы. В этом направлений достигнуты значительные успехи - теоретически исследованы и экспериментально синтезированы ряд таких фаз - глитгер, хонекомб, фуллереновые полимеры, клесрит.

Однако анализ структуры каркасных форм углерода - фуллеренов и нано-трубок состоящих из Бр -гибридизированных атомов показывает, что для формирования объемных жесткосвязанных структур не обязательно наличие Бр3 атомов. Поэтому нет никаких принципиальных ограничений на возможность существования ЗБ жесткосвязанных углеродных фаз из атомов в промежуточном состоянии гибридизации ер115. Такие фазы остаются до сих пор не достаточно изученными и их исследование представляется актуальным.

Актуальность поиска новых углеродных 30 жесткосвязанных фаз обусловлена тем, что карбиноидные (ер) и графитоподобные (ер2) углеродные материалы из-за цепочечной и слоевой структуры имеют низкие прочностные свойства в тех кристаллографических направлениях, где связи не ковалентные, а Ван-дер-

ваальсовые. Это препятствует использованию таких материалов в качестве конструкционных, в результате чего их используют лишь как наполнители в составе композитов. Высокими прочностными свойствами во всех кристаллографических направлениях обладают углеродные материалы (sp3) с алмазоподобной структурой, однако широкое использование таких конструкционных материалов ограничивается высокой стоимостью их синтеза Поэтому поиск новых углеродных материалов из sp2*5 атомов, которые можно синтезировать при более низких температурах и давлениях чем sp3 материалы, с трехмерной жесткосвязанной структурой и высокими прочностными свойствами во всех кристаллографических направлениях является задачей представляющей большой практический интерес.

Изучение закономерностей формирования новых углеродных фаз из sp2±8 атомов с трехмерной жесткосвязанной структурой актуально также в связи с тем, что их синтез возможен на основе углеродных наноструктур - фуллеренов и нанотрубок. Практическое использование таких фаз возможно не только в качестве высокопрочных конструкционных материалов, но и в качестве молекулярных сит и структур предназначенных для хранения водорода.

Таким образом, исследование структуры, свойств и закономерностей фора 2±5

мирования новых углеродных фаз из sp атомов с трехмерной жесткосвязанной структурой является актуальным как с фундаментальной, так и с практической точек зрения.

Цель и задачи работы. Цель работы составило исследование новых углеродных фаз из sp -гибридизированных атомов с трехмерно жесткосвязанной структурой. Частные задачи, которые были решены в данной работе:

1. Расчет структурных и энергетических характеристик, а также свойств новых ЗБ-графитовых углеродных фаз, поиск возможных путей их экспериментального синтеза.

2. Моделирование новых наноструктурированных одномерных, двухмерных и трехмерных углеродных фаз из фуллеренов, расчет их свойств. Расчет структуры двухмерных и трехмерных фаз на основе углеродных нанотрубок.

3. Исследование структуры соединений углеродных нанотрубок с фуллеренами и трехмерно жестко связанных наноструктурированных фаз на их основе.

Методы исследования. В работе были использованы методы молекулярной механики (ММ2, ММ+) и полуэмпирические квантово-механические методы расчета структуры и энергетических характеристик (РМЗ, MNDO, AMI).

Научная новизна. В работе получены следующие новые результаты:

1. Рассчитана геометрически оптимизированная структура новых ЗО-графитовых углеродных фаз, состоящих из вр^-гибридизироваанных атомов. Предложена классификационная схема, описывающая ЗЭ-графитовые фазы.

3. Исследована структура 2Э и 30 наноструктурированных углеродных фаз из УНТ, состоящих только из Бр^-гибридизированных атомов.

4. Рассчитана структура различных типов возможных соединений фуллеренов с графеновым листом или УНТ, а также структура трехмерных жескосвязан-ныех фаз на основе таких соединений. Установлено, что наиболее энергетически выгодным типом соединений фуллеренов с графеновым листом или УНТ являются соединения атомами в Бр2±5-гибридизираанном состоянии, за счет удаления в области «сшивки» атомов с поверхности сшиваемых структур и образования связей между образовавшимися не скомпенсированными оборванными связями.

5. Установлено, что формирование всех исследованных трехмерно жесткосвя-занных углеродных фаз из Бр2±5-гибридизироваанных атомов происходит за счет включения в графеновые слои топологических дефектов.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при разработке способов синтеза новых наноструктурированных углеродных материалов, которые могут найти применение в качестве сверхпрочных конструкционных материалов, материалов для хранения водорода или в качестве молекулярных сит.

Положения, выносимые на защиту

1. Классификационная схема ЗБ-графитовых фаз, состоящих из зр2*5-гибридизированных атомов, результаты расчета структурных и энергетических характеристик этих фаз.

2. Результаты исследования закономерностей формирования наноструктурированных углеродных материалов из фуллеренов, установленные взаимосвязи между структурными и энергетическими характеристиками.

3. Результаты модельного исследования наноструктурированных фаз с двухмерной и трехмерной жесткосвязанной структурой на основе УНТ и выявленные закономерности формирования их структуры.

4. Установленные закономерности формирования соединений нанотрубок с фуллеренами и результаты расчета трехмерно ковалентно связанных наноструктурированных фаз на основе таких соединений.

знании», в рамках которой проходила «VII Региональная школа-конференция, посвященная 450-летию добровольного вхождения Башкортостана в Россию, для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике, физике и химии» (2007 г., Уфа); Международной конференции. «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (2008 г., Кисловодск); Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация для нанотехнологий, техники и медицины» (2008 г., Иваново); Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании», посвященную 100-летию Башкирского государственного университета (2009 г., Уфа).

Публикации

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 21 печатных изданиях, из них 2 статьи в журналах рекомендованных ВАК для опубликования результатов диссертационных работ, 4 статьи в других журналах и сборниках трудов научных конференций, а также 15 тезисов в сборниках трудов научных конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из общей характеристики работы, шести глав, выводов и списка литературы. Диссертационная работа изложена на 126 страницах, включает 10 таблиц, 60 рисунков и список литературы из 140 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В общей характеристике работы обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, указана научная новизна полученных результатов и практическая значимость работы, приведены выносимые на защиту положения, а также данные о структуре диссертации.

В первой главе содержится обзор литературных данных о гибридизиро-ванных состояниях углеродных атомов в различных фазах и соединениях, идеальных структурах углерода - алмазе, графите и карбине, различных схемах классификации углеродных фаз. Рассмотрены основные направления поиска новых углеродных фаз: гибридных (графин, фуллереновые полимеры, ковалентно связанные фазы из УНТ, глиттер, хонекомб, клесрит, нанопочки) и фаз с промежуточной гибридизацией (фуллерены, многослойные фуллерены, фуллериты, УНТ, многослойные УНТ, жгуты из УНТ, тороидальные УНТ, пео-поды, графен с колоннами) и приведены достигнутые на сегодняшний день успехи в области их экспериментального и теоретического исследования. Представлено описание топологических дефектов, относящихся к структурным дефектам, оказывающим существенное влияние на структуру и свойства углеродных материалов. На основании литературного обзора сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе изложено описание основных методов моделирования и структурных моделей, разработанных для расчетов.

Моделирование новых углеродных фаз в работе было выполнено при помощи методов молекулярной механики ММ2, ММ+ и полуэмпирических кван-тово-механических методов РМЗ, MNDO, AMI.

Методами молекулярной механики осуществлялась геометрическая оптимизация структур 3D-графита, наноструктурированных фаз на основе фуллеренов, нанотрубок и структуры соединений фуллеренов с графеновым листом и фрагментом УНТ, а также фаз из фуллеренов с УНТ. Полуэмпирические квантово-механические методы были применены для расчета энергетических характеристик исследуемых структур.

В этой главе также подробно описаны структурные модели, использованные при расчетах и методика измерения структурных и энергетических параметров.

Найденная полуэмпирическими методами полная энергия кластеров исследуемых фаз Еполн использовалась для вычисления средней энергии углерод-углеродных связей в них <ЕС-с>■ Так как оборванные углерод-углеродные связи на концах фрагментов структур были скомпенсированы атомами водорода, полная энергия связи является суммой энергий Ес-н углерод-водородных и Ес-с

углерод-углеродных связей: = Ес-н + i^^c-c , где Nc-н~ число углем J-1

род-водородных связей (равное числу присоединенных водородных атомов); Nc-c - число углерод-углеродных связей в структуре. При расчетах предполагалось, что энергии углерод-водородных связей одинаковы для всех изученных структур, и численное значение этой энергии находили как одну четвертую

энергии межатомных связей в метане Есн=——. Таким образом, энергию,

приходящуюся на одну углерод-углеродную связь рассчитывали по формуле:

Еполн. ~ 2-1 Ес-Н

<£■ >=-М--

В третьей главе представлены результаты исследования фаз ЗБ-графита, состоящих из ер атомов.

Модельно ЗО-графитовые фазы могут быть получены за счет сшивки гра-фитоподобных слоев структурными фрагментами из вр^-гибридизированных атомов. В зависимости от структуры графитоподобных слоев и порядка их чередования, в различных политипах ЗБ-графита, была предложена схема классификации ЗЕ)-графитовых фаз. Если расположение атомов в соседних слоях таково, что каждый атом одного слоя расположен над атомами другого, то могут формироваться а„.т-фазы (рис. 1а).

Другое возможное расположение соседних слоев таково, что один слой развернут относительно другого на 30 градусов - такие фазы были обозначены как Д^-фазы (рис. 16). Первый индекс п в обозначении фаз равен числу гексагонов, ориентированных перпендикулярно к плоскости графитоподобных слоев, при соединении гексагонов лежащих в плоскости этих слоев (и = 1,2,...).

Второй индекс т характеризует расстояние между соседними графитопо-добными слоями, так что его значение равно количеству атомных рядов между графитоподобными слоями (от = 1,2,...) (рис. 2).

В результате расчетов одиннадцати различных фаз ЗЭ-графитов была найдена их геометрически оптимизированная структура. Изображения фрагментов кристаллических решеток некоторых фаз представлены на рис. 3. Структура рассчитанных фаз является трехмерной жесткосвязанной, однако четко наблюдается слоевой мотив. Все атомы находятся в состоянии зр2±8-гибридизации, т. е. имеют связи с тремя соседними атомами. Все решетки имеют общую особенность - графитоподобные слои сшиты между собой трубчатыми структурами, для a-фаз трубчатые структуры имеют в сечении форму треугольника, а /?-фазы - форму круга.

Для рассчитанных фаз были найдены параметры элементарных ячеек, принадлежащих к гексагональной сингонии. Численные значения длин векторов элементарных трансляций приведены в табл. 1. Количество атомов в элементарных ячейках ЗО-графитовых фаз варьируется от 18 (для политипа аи) до 120 (политип Pli)- Минимальная длина вектора элементарной трансляции в плоскости ху составляет 8,28 Á для фазы a¡ 3, а максимальная -17,31 Á для фазы a3J.

Рис. 1. Относительное расположение слоев в аи (а) и f¡¡j (б) фазах ЗО-графита

0,1нм (а) (б) (в) (г)

Рис. 2. Схема обозначения структур аи и р^ ЗЕ>-графитов отличающихся по расстоянию между слоями: (а) ац (ш=1), (б)(¡¡,2 (т=2), (в) аи(т=3), (г)/?/,<(т=4)

Длина вектора элементарной трансляции с в направлении кристаллографической оси г зависит от количества атомных рядов между графитоподобными слоями, т. е. определяет длину трубчатого элемента соединяющего графитоподобные слои. Длина вектора с варьируется от 2,55 А в а^-фазе до 16,76 в /?/,«-фазе. Оценка плотностей ЗО-графитовых политипов показала, что величина этого параметра может изменяться в широком диапазоне от 1259 кг/м3 (для политипа аз,/) до 2298 кг/м3 (политип (¡и), принимая значения как большие, так меньшие по сравнению с 2269 кг/м3 - плотностью обычного графита (табл. 1).

Таблица 1

Параметры элементарных ячеек и плотность ЗО-графитовых фаз, алмаза и графита

Структура N, атомов а, А с, А V, mj*10ju р, КГ/ы*

ЗО-графит а/./ 18 8,56 2,57 163,1 2209

ЗО-графит 48 8,27 7,01 415,6 2298

ЗО-графит аи 30 8,28 4,86 283,9 2102

ЗО-графит Pi.4 72 8,28 11,79 711,1 2147

ЗО-графит a/j 42 8,35 7,16 433,9 1927

ЗО-графит /?/, 6 96 8,35 16,76 1012,1 1887

ЗО-графит аг,/ 30 12,92 2,77 401,2 1487

3D-графит Д?,; 58 12,09 4,82 610,7 1889

ЗО-графит а2,} 54 12,57 4,84 664,0 1618

ЗО-графит ay¡ 42 17,31 2,55 663,8 1259

ЗО-графит рз.2 120 16,55 7,31 1667,7 1431

Графит 4 2,46 6,71 35Д 2269

Алмаз 8 3,57 - 45,5 3507

Рис. 3. Изображения фрагментов кристаллических решеток ЗО-графитовых фаз: (а) аи; (б) а2у, (в) аи; (г) a.2j, (л)Ри\ (е)А.2

(я) («)

В различных кластерах полная энергия связей Е изменяется от -53244,04 кДж/моль в кластере, содержащем 102 атома, до -423416,45 кДж/моль в кластере, содержащем 708 атомов. Были построены графики зависимости средней энергии углерод-углеродной связи от количества атомов углерода в кластере для различных рассчитанных фаз (рис. 4). На всех графиках видна отчетливая зависимость энергии <ЕС-с> от числа атомов в кластерах. Первый из графиков, приведенных на рис. 4а, построенный для кластеров фаз аи, a¡j, p¡i2, P¡,4, отличающихся расстояниями между графитоподобными слоями в направлении кри-

сталлографической оси г, демонстрирует рост значения <ЕС.С> с увеличением расстояния между слоями. Наблюдаемая закономерность общая для а- и /?-фаз. Таким образом, минимальной энергией связей и соответственно большей энергией сублимации и большей термодинамической устойчивостью должны обладать ЗБ-графитовые фазы с минимальным расстоянием между графитоподоб-ными слоями (из рассчитанных фаз это ес/;-фаза). Два других графика (рис. 46, в) построены для кластеров а- и /?-фаз, имеющих различный параметр кристаллической решетки а. На графиках отчетливо видна зависимость от размеров кластеров, однако, параметр а никакого влияния на величину <Ес-с> не оказы-

вает и все точки на графиках образуют одну общую зависимость.

(В)

(об зоо мо -км о sw дао боо

.w< ^ лс-с itrßn)u<ltt ли-с. tunttw*

Рис. 4. Графики зависимости средней энергии углерод-углеродной связи от количества атомов углерода в кластере для фаз о - а/ ;, а - «и, • -ßu, ■ - ßu\ ° - «/,/, Д - 0 - а31; • -ßt.2, l-ßzi, *-ßi,2

В четвертой главе представлены результаты моделирования и исследования углеродных фаз из Бр^-гибридизированных атомов, формирующихся в результате полимеризации фуллеренов или УНТ.

На первом этапе модельных расчетов была найдена геометрически оптимизированная структура одномерных цепочек сформировавшихся в результате соединения фуллеренов С« коваленгаыми связями. Особенностью рассмотренных вариантов соединений фуллеренов, отличающих их от способов полимеризации, исследованных в работах других авторов, было то, что «сшивка» фуллеренов осуществлялась преимущественно углеродными атомами, находящимися в состоянии sp2*5 так, что каждый атом образовывал прочные ковалентные связи с тремя соседними атомами.

Соединения между фуллеренами Moiyr осуществляться различными способами. На рис. 5а представлен кластер одномерной фазы, полученной при соединении фуллеренов за счет перехода части углеродных атомов в фуллеренах в состояние sp3*5-гибридизации и образовании связей между такими атомами в соседних фуллеренах. Другие способы соединений между фуллеренами возможны на основе sp атомов и все структуры фаз на основе таких соединений можно разделить на три класса. Во-первых, фуллереновые фазы, количество атомов в элементарной ячейке у которых меньше чем число атомов в молекуле исходного фуллерена (рис. 56, в). Во-вторых, структуры, в которых элементарная ячейка содержит количество атомов равное числу атомов в отдельном исходном фуллерене (рис. 5г, д). Последний структурный класс — соединения, элементарная ячейка которых содержит больше атомов, чем в отдельных исходных фуллеренах (рис. 5е).

На втором этапе, были выполнены расчеты геометрически оптимизированных наноструктурированных 20 и 30 фаз из фуллеренов. 20 фазы получаются в результате сшивок фуллеренов с 3-х (рис. 6а) или 4-х (рис. 66) сторон в одной плоскости. ЗБ фазы образуются при сшивке каждого фуллерена с 6-тью соседними (рис. 7). Структурные характеристики всех рассчитанных фаз приведены в табл. 2. Длинны векторов элементарной трансляции а одномерных фаз, которые были изучены в данной работе, изменяется от 4,20 А до 20,20 А. Число атомов в элементарной ячейке изменяется от 32 до 128 атомов.

Таблица 1

Структурные характеристики наноструктурированных фаз из фуллеренов (хй - размерность фазы (х= 1, 2,3), а - длины векторов элементарных трансляций, А'с - число атомов в элементарной ячейке, Л^- число топологических дефектов в элементарной ячейке: N5 - пяти-, N7-семи-, Ив - восьми-, N¡0- десяти-, N¡2- двенадцатиугольников. Жирным шрифтом отмечены фазы, при формировании которых нет ни удаления, ни добавления атомов.

Фаза хй а, А Ис N5 N6 N7 N1 N,0 N,2

Сбо - 60 12 20 - - - -

СбО-2'1 16,50 116 20 32 - 1 2 -

СбО-2'2 7,81 56 8 16 - 4 - -

С60-2 и (а) 13,35 104 16 26 - 4 - -

Сб0-2*4 (Ь) 6,80 52 8 14 - 4 - -

С60-2*5 13,45 100 20 20 - 5 - -

С60-2-6 (а) 6,38 48 6 12 6 - - -

С60-2*6 (Ь) 12,80 96 12 30 - 3 - -

СбО-244 4,20 32 4 10 - 2 - -

СбО-2*1+(3,0)о.5*2Ч ю 9,07 60 12 16 - - - 2

СбО-2*1+(3,0)о.5*2*) 20,20 128 20 32 3 6 - -

СбО-2'2+(4,0)о.}'2*4 19,72 128 20 30 2 4 - -

СбО-2*5+(5,0) 0.5-2*5 8,53 60 10 10 5 - - —

С60-2-Й+Г6,0) 0.5*2*6 16,70 120 12 32 9 - - -

Сб0-2*2+(2>2)0.5*2*2 (о) 8,78 60 8 18 - - 2 -

Сб0-2*2+(2,2)0.5*2*2 (Ь) 17,40 120 16 36 - - 4 -

СбО-2*6+(3,3)о.5*2*6 8,53 60 6 15 3 - - -

Сбо-2*«+(4,4)о.5*2*г 17,36 128 16 28 12 - -

Сб0-4*2+(2,2)(,.54*2 (а) 2и 9,05 60 4 16 - - - -

Сб0-6*2+(2,2) 0.5*6*2 30 8,50 60 - 14 - - - -

(а) (6) (в)

(г) (д) (е)

Рис. 5. Кластеры наноструктурированных Ш фаз из ер атомов (а) С12о_г; и кластеры наноструктурированных Ш фаз из ер2*8 атомов типа: Сн-кх'- (б) См.2-1, (в) С60-2ч и типа +(п,т)о,5Ку- (г) Сб0-2'2+(2,2)0.5'2'2(а), (д) Сбо-2'8+(4,4)о.1'2'8, (е) С60.2-2+(4,0) 0,5*2*4

Рис. 6. Фрагменты 20 фуллереновых фаз (а) Сво-з'1 (б) Ст-4-2+(2,2)о.5Ч'п- Выделены (а) гексагональная, (б) квадратная элементарные ячейки

Рис. 7. Фрагменты ЗО фуллереновых фаз (а) Смс2+(4,0)о.5'6Ч8, (б) Сьо-б'2л~(2,2)о5'б'2а

Соединение фуллеренов в наноструктурированные фазы происходит таким образом, что все атомы углерода находящиеся в состоянии ер ±5-гибридизации образуют одну графеновую плоскость, из которой формируется трехмерная структура фазы за счет включения в графеновый слой топологических дефектов. В изученных фазах встречаются топологические дефекты вызывающие как положительный (дефекты 4, 5) так и отрицательный изгиб слоя (дефекты 7, 8, 10 и 12). Число топологических дефектов в элементарных ячейках нанострук-турированных фаз сопоставимо с числом гексагонов - доля дефектов варьируется от 0,25 до 1,57 от числа гексагонов.

Каждая фаза может быть охарактеризована параметром Г, показывающим, сколько атомов удалялось или добавлялось к фуллеренам перед их сшивкой (в некоторых фазах количество атомов оставалось неизменным /М)). Диапазон изменения параметра F для изученных фаз составляет от -14 до +2 атомов углерода.

Были выполнены расчеты полной энергии Е кластеров Ш фаз, а также средней энергии углерод-углеродных связей <Ес-с>, которая варьировалась в диапазоне от -70,54 кДж/моль до -235,22 кДж/моль.

Для фаз, соединение между фуллеренами в которых осуществлялись зр3±5 атомами, <£'с-с> была больше чем для отдельных фуллеренов, не сшитых кова-лентными связями. Соединение за счет двух пар Бр3±8 атомов (<£сс>= -204,68 кДж/моль) оказалось более энергетически выгодным, чем соединение за счет шести пар атомов {<Ес-с>~ -176,90 кДж/моль).

Бр2*8 фазы, полученные за счет удаления атомов и сшивки полученных

фрагментов фуллеренов, имеют наибольшую энергию из всех исследованных фаз. Причем, чем больше атомов удаляется из структуры, тем больше энергия этой фазы. Для фазы Сбо-24, где удалено по одному атому с поверхности фуллеренов <£с-с>= -194,43 кДж/моль, в то время как для фазы С60-2Ч4, где удалено по четырнадцать атомов <Ес-с>- -70,54 кДж/моль.

Энергии 5р2±5 фаз, полученных при неизменном количестве атомов и за счет добавления атомов к исходным фуллеренам, оказались наименьшими, что говорит об их большей устойчивости. Их энергии варьировалась в диапазоне от -220,04 кДж/моль {С60.2ч+(3,0)0,5*2ч), ДО -235,22 кДж/моль (С60-2'б+(3,3)о.5'2'б).

Анализ взаимосвязи <ЕС-с> и количества атомов Г удаляемых или добавляемых при формировании сшивок между фуллеренами показал наличие отчетливой зависимости, график которой приведен на рис. 8, ход зависимости близок к линейному виду.

Плотность фаз на основе фуллеренов существен: но меньше плотности, как алмаза, так и графита - наЧ пример, плотность наноструктурированной ЗБ фазы

\ Сб0,б-2+(2,2)0¡»б'2 составляет всего 1749 кг/м3.

\ ;

\ ; Рис. 8. Зависимость средней энергии углерод-углеродных связей

\ ^ ~ <Ес-с> от числа атомов F удаляемых или добавляемых в ис-

! ходных фуллеренах при формировании структуры (Д - фазы с

|\* ' ер2*5 связями в сшивке; а - фазы с $р3±6 связями в сшивке; • •

два фуллерена, не имеющие между собой ковалентной сшивки)

F, атомов

Формирование жестких трехмерных наноструктурированных фаз из sp2±5-гибридизированных атомов возможно также на основе углеродных нанотрубок. Жесткие связи внутри жгута параллельно расположенных, однослойных нанотрубок могут осуществляться расположенными перпендикулярно оси жгута отрезками нанотрубок меньшего диаметра.

При моделировании наноструктурированных фаз из УНТ предполагалось, что фазы формируются из жгутов однослойных углеродных нанотрубок одинакового диаметра и хиральности, связанных ван-дер-ваальсовыми связями. УНТ из которых состояли исходные жгуты выбирали двух основных структурных разновидностей - armchair (креслообразные) УНТ (m,m) и zigzag (зигзагобраз-ные) УНТ (т,0). Были рассмотрены фазы на основе жгутов УНТ (2,2), (3,3) (4,4), (3,0), (4,0), (5,0). Исследовались двухмерные и трехмерные фазы. Сшивка УНТ исходных жгутов осуществлялась фрагментами armchair или zigzag нанотрубок, так что диаметр фрагментов-сшивок был меньше или равен диаметру исходных нанотрубок в жгуте. В результате моделирования была рассчитана геометрически оптимизированная структура различных 2D и 3D фаз на основе УНТ отличающихся хиральностью и диаметром нанотрубок (от 2,81 А до 5,45 А), а также длиной сшиваемых фрагментов нанотрубок составляющих структуру фазы.

На рис. 9 приведены изображения фрагментов некоторых рассчитанных 2D фаз из УНТ (табл. 3): armchair&armchair (рис. 9а), zigzag&zigzag (рис. 96) и armchair&zigzag (рис. 9в). На рис. 10 представлены изображения фрагментов рассчитанных кластеров 3D фаз из armchair (рис. 10а) и из zigzag (рис. 106)

УНТ. Для исследованных фаз были найдены параметры элементарных трансляций, анализ особенностей их строения показал, что все фазы из УНТ формируются за счет топологических дефектов 7, 8 и 9.

Таблица 3

Параметры фаз из УНТ (х£> - размерность фазы (х = 1,2,3), а,Ь,с- параметры элементарных трансляций, Мс - число атомов в элементарной ячейке, N - число топологических дефектов в месте сшивки двух фрагментов УНТ: N7- семи-, Ыя- восьми-, N9- девятиугольников.

xD Фаза а, к b, A с, A Nc n7 N„ n9

armchair & armchair

(2,2)&(2,2j 10,69 10,69 - 56 - 3 -

(3,3)&(3,3) 12,60 12,35 - 96 - 3 -

(4,4)&(4,4) 15,38 12,35 - 140 4 - -

(l№(2,2) 10,23 12,70 - 72 2 2 -

(4,4)&(3,3) 12,43 14,30 - 116 - 3 -

(4,4)&(2,2) 12,53 14,83 - 108 2 2 -

zi Rzag & zigzag

(3,0)&(3,0) 13,40 13,10 - 64 - 3 -

(4,0) & (4,0) 13,20 12,40 - 76 2 2 -

2D (5,0)&(5,0) - - - - - - -

(4,0)&(3,0) 13,15 12,50 - 70 - 3 -

(5,0)&(4,0) 13,68 12,63 - 88 2 2 -

(5,0)&(3,0) 12,57 13,78 - 82 - 3 -

(5,0)&(5,0) - - - - - - -

armchair & zigzag

(2,2)&(3,0) 12,48 13,84 - 72 - 3 -

(3,3)&(3,0) - - - - - - -

(3,3)&(4,0) 12,75 12,85 - 88 2 2

(4,4)&(3,0) - - - - - - -

(4,4)&(4,0) 12,47 14,56 - 108 2 2 -

(4,4)&(5,0) - - - - - - -

armchair & armchair & armchair

(4,4)&(2,2)&(2,2) 12,97 14,24 14,24 128 8

3D zigzag & zigzag & zigzag

(5,0)&(4,0)&(4,0) 12,60 13,95 13,97 116 4 10 -

armchair & zigzag & zigzag

(3,3)&(4,0)&(4,0) 13,14 13,08 13,60 116 4 4 4

(в) (4,4)&(4,0). Выделены элементарные ячейки фаз

(а) ^ ^^ (б)

Рис. 10. Фрагменты ЗЭ фаз из УНТ (а) (4,4)&(2,2)&(2,2) (б) (5,0)&(4,0)&(4,0)

В пятой главе описаны результаты модельного исследования различных типов соединений фуллеренов и УНТ, а также возможных 2Б и ЗБ

3. 2±5

наноструктурированных фаз из ер атомов на их основе.

Возможность формирования прочных ковалентных соединений между фуллеренами и нанотрубками (нанопочки), установлена экспериментально различными авторами. На основе таких соединений, по-видимому, возможно образование трехмерных жесткосвязанных кристаллических фаз, в которых жгуты нанотрубок будут «сшиты» фуллеренами. Расчет возможной структуры таких фаз был выполнен в несколько этапов.

На первом этапе моделировались возможные варианты соединений между фуллереном С60 и плоским графеновым листом С(СХНУ), так как, по-видимому, структура и особенности возможных вариантов «сшивок» фуллеренов с УНТ аналогична структуре соединений фуллеренов и плоских графеновых листов. Были рассчитаны геометрически оптимизированные структуры различных вариантов соединений фуллеренов с графеновым листом: С60&О(СшН4^)\ 81:1а, Sl.lt, $6,6', О/ /, 02,2а, Е>2,2Ь, Бб.ба, Дш> А?,Л А?,Л А8.10, Д¡о,14, Тц, Т2,2а, Т2,2Ь, '^йбд, Тб.бъ, Т24.П- Все полученные соединения фуллеренов с плоским графеновым листом можно разделить на четыре основных группы.

На рис. 11а представлено изображение соединения первой группы -фуллерен С6(1 и плоский графеновый лист, взаимодействующие за счет сил Ван-дер-Ваальса, обозначение С6о&С(Сз84Н4$).

Ко второй группе относятся соединения фуллерена Сбо и плоского графенового листа ковалентными связями, за счет изменения координационного числа у атомов фуллерена и графенового слоя в месте соединения с трех до четырех, т. е. перехода из состояния эр2*5 в зр3±8-гибридизированное состояние, обозначение 8тлх (рис. 116). Соединения Б„лх бывают трех типов: во-первых, когда на поверхности фуллерена два атома, переходящие в ер345 состояние, находятся на ребре, образуемом двумя шестиугольниками; во-вторых, когда на поверхности фуллерена два атома, переходящие ер3*5 состояние, находятся на ребре между шестиугольником и пятиугольником; в-третьих, когда на поверхности фуллерена в ер3*8 состояние переходят шесть атомов, находящиеся в вершинах шестиугольника.

Третья группа образуется из соединений фуллерена С(0 и графенового листа ковалентными связями, когда координация атомов не меняется, но в месте соединения часть атомов удаляется из графенового листа и из фуллерена. В результате, образуются не скомпенсированные оборванные связи, которые используются для сшивки фуллерена и графенового листа, обозначение £>„,„,* (рис. 11 в). Всего было исследовано 9 соединений такого типа, в которых присутствуют топологические дефекты 4-11 (табл. 4).

Таблица 4

Структурные характеристики соединений фуллерена с графеновым листом (№ число топологических дефектов в соединениях: N4 - четырех-, N3 - пяти-, N7 - семи-, ЛЬ - восьми-, N9-девяти- N¡0 - десяти-, Ып - одиннадцатиугольников; * - соединения 5рм атомами).

Тип соединения Кластер N4 N, N? Ns N, N10 Nn

Cío&GfCftHio) Сбо и G(C66H¡o) - 12 - - - - -

S2.20 C126H20 I* 12 - - - - -

S2,2b C126H20 1» 12 - - - - -

Su С121020 6* 12 - - - - —

Tu С12020 - 11 2 - - 1 1

T¡,2a С,2020 - 10 2 - - 2 -

T2.2Í С121020 - 10 - - - - 2

Тб.ба С12020 - 9 3 3 - - -

Тб.6Ь С, 2020 3 9 - - - - 3

T24¡2 С126020 - 6 6 - - - -

Du С124Н20 - И - - 1 2 -

D2.2a C122H20 - 10 - 2 2 - -

D2.2b С122Н20 - 11 - 1 3 - -

Alia Сц402О - 9 3 3 - - -

Awí C114H20 - 10 2 4 - - -

DS6 C112H20 - 10 2 4 - - -

Ds.8 C110H20 - 12 - - 4 - -

Dsjo С10020 - 8 4 2 - - -

Dio. 14 С ¡02^20 - 8 4 2 - - -

К четвертой группе относятся соединения фуллерена С« и плоского графенового листа ковалентными связями, когда координационное число атомов не меняется, но в месте соединения фуллерена и графенового слоя происходит разрью углерод-углеродных связей, которые затем образуют сшивки между фуллереном и графеновым слоем. В результате формируется переходная область, соединяющая графеновый лист и фуллерен (рис. 11г). Было рассчитано 6 соединений типа Как и в предыдущем случае в них присутствуют различные дефекты 4-11, количество которых в каждом из соединений приведено в табл. 4. Количество атомов в переходной области между фуллереном и графеновым листом всегда четное 2,4, и т.д.

Соединения фуллеренов с графеновым листом, относящиеся к третьей и четвертой группе, можно рассматривать как одну очень деформированную гра-феновую плоскость, за счет включения в графеновый слой топологических де-1 фектов - т. е. при замене гексагонов графенового слоя четырех-, пяти-, семи-, восьми-, девяти-, десяти или одиннадцатиугольниками. Дефекты могут вызвать как положительный (дефекты 4,5), так и отрицательный изгиб слоя (дефекты 7,

8, 10 и 12) и характеризуются соответствующим индексом, указывающим на разницу числа сторон в дефекте и гексагоне. Соединения между фуллереном и графеновым листом характеризуются суммой индексов дефектов, которая для соединений третьей и четвертой групп всегда равна нулю.

(б)

(в)

Рис. 11. Соединения фуллерена с плоским графеновым листом: (а) взаимодействующие за счет сил Ван-дер-Ваальса и соединения ковалентными связями: (б) тип

(&,2ь), (в) тип йп„1Х (06,ба), (г) тип Тт,п,х (Тб,ба\ Выделенный фрагмент использовался для расчетов энергетических характеристик

На рис. 12 представлены графики зависимости средней энергии углерод-углеродной связи от количества атомов углерода перешедших в область «сшивки» для соединений типа Гт,пд (рис. 12а) и график зависимости средней энергии углерод-углеродной связи от количества удаленных из кластера атомов для соединений типа £>„,.„,х (рис. 126). На обоих графиках добавлены точки принадлежащие фуллерену, взаимодействующему с графеновым листом за счет сил Ван-дер-Ваальса {С60&С(СХНУ)) и ковалентным соединениям типа 8„,„,х.

Рис. 12. Зависимость средней энергии углерод-углеродных связей <Ес-с> от числа атомов N (а) для структур типа Тлпх; (б) для структур типа Дим (Д - фазы с ер2*5 связями в сшивке; □ -фазы с ер3*® связями в сшивке; • - фуллерен и фрагмент

графенового листа не имеющие между собой ковалентной сшивки)

График <£с-с>=/(Л9 для соединений типа Г„,„и (рис. 12а) представляет из себя кривую, имеющую максимум энергии связи, приходящийся на соединение Ти,

после которого энергия связи начинает экспоненциально убывать, при увеличении числа атомов углерода в области «сшивки», приближаясь к значению с минимальной энергией для фуллерена, взаимодействующего с графеновым листом за счет сил Ван-дер-Ваальса С^&й(СхЩ. Зависимость <ECjz>=f(N) для соединений типа Д^д (рис. 126) имеет вид ассиметричной параболы, ветви которой направлены вниз. Для соединений типа Dm njc энергия <ЕС-с> сначала больше, чем энергия <Ес_с> для фуллерена, взаимодействующего с графеновым листом за счет сил Ван-дер-Ваальса, и соединений типа S^„^ но при увеличении числа атомов удаляемых из структур в области «сшивки» <Ес-с> начинает постепенно уменьшаться и для соединений £>&& Du,о, DiaM становится даже более низкой.

На втором этапе была рассчитана геометрически оптимизированная структура нескольких соединений фуллерена С<» с фрагментом углеродной нанотрубки (10,10), содержащим 360 атомов углерода (Сы&(10, 10)). Установлено, что закономерности характерные для соединений фуллерена и графенового листа переносятся и на соединения фуллерена и фрагмента УНТ. Примеры изображений, исследованных фрагментов соединений фуллерена и фрагмента УНТ, приведены на рис. 13.

Энергетические характеристики геометрически оптимизированных кластеров соединений фуллерена и фрагмента УНТ рассчитывались тремя различными полуэмпирическими квантово-механическими методами РМЗ, MNDO и AMI. По результатам расчетов были построены: график зависимости средней энергии углерод-углеродных связей <Ес-с> от количества атомов N, у которых происходит разрыв углерод-углеродных связей и сшивка таких оборванных связей фуллерена и УНТ для соединений типа (рис. 14); и график зависимости средней энергии углерод-углеродных связей <ЕС-с> от количества атомов N, удаляемых в исходном фуллерене и фрагменте УНТ, при формировании соединений типа Д^ (рис. 15). Зависимости, построенные по данным разных методов имеют аналогичный вид.

Рис. 13. Фрагменты различных вариантов соединения фуллерена Сцо и УНТ (10,10) (а) тип Сб„&(10,10)- (б) тип Sm.„y. (S2,2a); (в)-(г) тип Dm,ny. (Dl2a, D,a.N); (дНе) тип Ттлх\ (Г№, ТШ2)

-25200

-253.40

-252 10

Г*

-25Э.20

-253 60

-254.00

Мспкм) - ГМз

-249.60

£ -250.00

•251.20

к -250.40 ■ у -250.80-151.20

/ \

ю го :

Л". Ш!и№4'

10 20 л", чпнхгкк/

40 о 10 20 30

.V, шюлы«

Рис. 14. Зависимость средней энергии углерод-углеродных связей <Ес-с> от числа атомов И, для структур типа Т„,тл(Ь - фазы с Брм связями в сшивке; □ - фазы с Бр3*5 связями в сшивке; • - фуллерен и УНТ не имеющие между собой ковапентной сшивки)

-248.00 т....................—. „ л.;------------ -250.00

-25100

-2)2.00-

-256.00

0 3 10 13 30 25 « 5 И 15 Ж 25 (1 5 10 15 30 25

N. (итлкл А", атачос К, атаит

Рис. 15. Зависимость средней энергии углерод-углеродных связей <Ес-с> от числа атомов Ы, для структур типа (Д - фазы с эр2*5 связями в сшивке; □ - фазы с зр3±л связями в сшивке; • - фуллерен и УНТ не имеющие между собой ковалентной сшивки)

(а) Щ^та (6)

Рис. 16. Фрагмент 2В наноструктурированной фазы из УНТ сшитых фуллеренами, типа 0„Ж1 (£>гл). (а) вид плоскости 20 слоя фазы, (б) сечение плоскости слоя фазы

(а)

Рис. 17. Фрагменты 30 наноструктурированных фаз из УНТ сшитых фуллеренами, типа Дни* (О2.2а). (а) за счет сшивок УНТ с трех сторон (б) за счет сшивок УНТ с четырех сторон

На третьем этапе были выполнены расчеты геометрически оптимизированных структур 2В и ЗЭ'фаз на основе соединений фуллеренов с УНТ. На рис. 16 представлено изображение фрагмента 20 наноструктурированной фазы О2,2а из УНТ (10,10) сшитых фуллеренами С60. Структуры 2Т> фаз из фуллеренов и УНТ различаются: типами соединений, рассмотренными ранее, количеством фуллеренов на единицу длины сшиваемых УНТ, хиральностью сшиваемых УНТ и размером фуллеренов (Су).

ЗО фазы из УНТ с фуллеренами образуются при сшивке УНТ фуллеренами с трех, либо с четырех сторон (рис. 17). Структурные отличия таких ЗЭ фаз, аналогичны вариациям структуры 20 фаз.

Шестая глава посвящена обсуждению полученных результатов: закономерностей формирования всех исследованных гипотетических углеродных фаз из Бр -гибридизированных углеродных атомов, их свойств, возможности экспериментального синтеза и перспективы практического применения. Для структур ЗО-графита получение предполагается полимеризацией-карбонизацией исходных молекул, имеющих структуру углеродного каркаса как можно более близкую к структуре конечной фазы, которую нужно получить. Вероятным способом синтеза фуллереновых полимерных фаз является воздействие давлением на фуллереновый депозит -фуллерит. Для образования Ю фуллереновых фаз - сжатие вдоль одной оси, для 20 - сжатие вдоль двух осей и для ЗО фаз - объемное сжатие фуллерита. Фазы из УНТ могут быть, по-видимому, получены из жгутов однослойных УНТ. Для синтеза необходимо внедрение в жгуты коротких фрагментов УНТ. Наиболее вероятным условием синтеза наноструктурированных фаз из УНТ и фуллеренов является наличие вакансий на поверхности сшиваемых структур. Вакансии могут быть инициированы радиационным облучением исходного материала. Согласно данным ряда экспериментальных работ сшивка углеродных структур облегчается нагреванием в присутствии паров Н20 и СОг-

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате модельных расчетов была доказана возможность устойчивого существования одиннадцати политипов объемных ковалентносвязанных 30-графитовых фаз (а- и /?-фазы) из эр^-гибридизированных атомов, отличающихся структурой слоев, их ориентацией и расстоянием между соседними графитоподобными слоями. Определены параметры элементарных трансляций гексагональных элементарных ячеек всех рассчитанных политипов. Оценка плотностей ЗО-графитовых политипов показала, что величина этого параметра может изменяться в широком диапазоне от 1259 кг/м3 (для политипа а.} /) до 2298 кг/м3 (политип Ри), принимая значения как большие, так меньшие по сравнению с 2269 кг/м3 - плотностью обычного графита. Также проведен сравнительный анализ средней энергии углерод-углеродных связей всех фаз и установлено, что минимальной энергией связей и соответственно большей энергией сублимации и большей термодинамической устойчивостью должны обладать ЗО-графитовые фазы с минимальным расстоянием между графитоподобными слоями (из рассчитанных фаз это ад/-фаза).

обладать ЗБ-графитовые фазы с минимальным расстоянием между графито-подобными слоями (из рассчитанных фаз это а//-фаза).

2. Доказана возможность устойчивого существования одномерных, двухмерных и трехмерных жестко связанных наноструктурированных фаз из фуллеренов, все атомы в которых находятся в состоянии Бр^-гибридизации. Установлено, что из различных типов соединений фуллеренов наиболее энергетически выгодными являются соединения атомами, находящимися в состоянии 5р2±5-гибридизадии, так что при образовании соединений число атомов в структуре остается неизменным или увеличивается. Оценка плотности изученных фаз показала, что их плотность существенно меньше плотности как алмаза, так и графита - например, минимальная плотность из исследованных наноструктурированных фуллереновых фаз составляет всего 1749 кг/м3. Исследована структура 20 и 30 наноструктурированных углеродных фаз из УНТ, состоящих только из вр^-гибридизированных атомов. Были найдены параметры элементарных трансляций таких фаз.

3. Рассчитана структура различных типов возможных соединений фуллеренов с графеновым листом или УНТ, а также структура трехмерных жескосвязанных фаз на основе таких соединений. Установлено, что наиболее энергетически выгодным типом соединений фуллеренов с графеновым листом или УНТ являются соединения атомами в Бр2±5-гибридизирванном состоянии, за счет удаления в области «сшивки» атомов с поверхности сшиваемых структур и образования связей между образовавшимися не скомпенсированными оборванными связями.

4. Установлено, что формирование всех исследованных трехмерно жесткосвязанных углеродных фаз из Бр^-гибридизироваанных атомов происходит за счет включения в графеновые слои топологических дефектов. Все атомы углерода находящиеся в состоянии Бр^-гибридизации в таких фазах образуют одну графеновую плоскость, из которой формируется трехмерная структура фазы за счет включения в графеновый слой топологических дефектов - т. е. при замене гексагонов графенового слоя другими многоугольниками. Во всех изученных фазах встречаются топологические дефекты вызывающие как положительный (меньше 6) так и отрицательный изгиб слоя (больше 6).

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах рекомендованных ВАК для публикации результатов

диссертации:

1. Беленков, Е. А. Структура ЗБ-графитовых фаз / Е. А. Беленков, В. А. Али-Паша // Вестник ЧелГУ. Физика. № 25 (126), вып. 3.2008. С. 26-31.

2. Али-Паша, В. А. Наноаруюурированные материалы из фуллеренов У В. А. Али-Паша, Е. А. Беленков // Вестник ЧелГУ. Физика. № 12 (193), вып. 7. 2010. С. 27-33.

Другие статьи и тезисы докладов по материалам диссертации:

3. Беленков, Е. А. Структура новых углеродных фаз, состоящих из sp2 или sp3-гибридизированных атомов / Е. А. Беленков, В. А. Али-Паша // Известия ЧНЦ, 2008, С. 25-30.

4. Беленков, Е. А. Моделирование формирования наноструктурированных углеродных фаз из фуллеренов и нанотрубок / Е. А. Беленков, В. А. Али-Паша // Сб. тр. междунар. конф. «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах», Махачкала. 2007, С. 505508.

5. Али-Паша, В. А. Моделирование структуры фуллереновых полимеров / В. А. Али-Паша, Е. А. Беленков // XI конф. студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, Владивосток. 2007. С. 230-235.

6. Али-Паша, В. А. Закономерности формирования структуры соединений фуллеренов и углеродных нанотрубок / В. А. Али-Паша, Е. А. Беленков II Сб. тр. междунар. конф. «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах», Махачкала. 2009, С. 178-181.

7. Али-Паша, В. А. Моделирование структуры кубана / В. А. Али-Паша // Сб. тезисов докл.: IV регион, школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике, Уфа. 2004, С. 54.

8. Али-Паша, В. А. Моделирование структуры 3D графита / В. А. Али-Паша // Сб. тезисов: V Сб. тезисов докл.: IV регион, школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике, Уфа. 2005, С. 62.

9. Али-Паша, В. А. Моделирование новой трехмерно связанной структурной разновидности углерода / В. А. Али-Паша // Сб. тезисов ВНКСФ-11, Екатеринбург. 2005, С. 77-78.

10. Али-Паша, В. А. Моделирование структуры углеродных материалов, состоящих из sp, sp2 гибридизированных атомов / Е. А. Беленков, В.В. Мавринский, Ф. К. Шабиев // Сб. тезисов: IV междунар. конф. «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», Москва. 2005, С. 48.

11. Беленков, Е. А. Расчет структуры 3D графитовых фаз / Е. А. Беленков, В. А. Али-Паша // Сб. трудов: Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах, Махачкала. 2005, с. 39.

12. Беленков, Е. А. Структура 3D графитовых фаз / Е.А. Беленков, В.А. Али-Паша // Сб. тезисов докладов: XXXI междунар. зимняя школа физиков-теоретиков, Екатеринбург. 2006, С. 61.

13. Али-Паша, В. А. Расчет кубановой структуры / В.А. Али-Паша // Сб. тезисов ВНКСФ-12, Екатеринбург. 2006, С. 84.

14. Али-Паша, В. А. Структура новых углеродных фаз из sp2 гибридизированных атомов / В. А. Али-Паша, Е. А. Беленков // Сб. тезисов: V междунар. конф. «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», Москва. 2006, С. 27.

15. Али-Паша, В. А. Моделирование структуры новых углеродных фаз из фуллеренов / В. А. Али-Паша // Сб. тезисов ВНКСФ-13, Ростов-н/Д. - Таганрог. 2007, С. 86.

16. Али-Паша, В. А. Моделирование структуры новых фаз из углеродных каркасных наноструктур / В. А. Али-Паша, О. И. Каримов // Сб. тезисов докл. Всеросс. школы-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании», в рамках VII Регион, школы-конференция, посвящен. 450-летию добровольного вхождения Башкортостана в Россию, для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике, физике и химии», Уфа. 2007, С. 6.

17. Али-Паша, В. А. Структура углеродных фаз из полимеризованных фуллеренов и нанотрубок / В. А. Али-Паша // Сб. тезисов докл. V междунар. науч. конф. «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация для нанотехнологий, техники и медицины», Иваново. 2008, С. 267.

18. Али-Паша, В. А. Моделирование структуры углеродных фаз из фуллеренов и нанотрубок / В. А. Али-Паша, Е. А. Беленков, О. И. Каримов // Сб. тезисов докл.: XXXII междунар. зимней школы-конференции физиков-теоретиков «Коуровка», 2008, Екатеринбург-Челябинск. С. 111.

19. Зинатулина, Ю. А. Исследование закономерностей формирования углеродных наноструктур и наноструктурированных углеродных материалов / Ю. А. Зинатулина, В. А. Али-Паша, В. А. Грешняков, Е. А. Беленков, В. В. Мавринский, Ф. К. Шабиев // Междунар. конф. Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии. Кисловодск. 2008. С. 249-250.

20. Али-Паша, В. А. Моделирование структуры соединений фуллеренов с графеновым листом / В. А. Али-Паша // Сб. тезисов докл.: Всеросс. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, Владивосток. 2009, С. 29.

21. Али-Паша, В. А. Исследование соединений фуллеренов с графеновыми слоями и углеродными нанотрубками / В. А. Али-Паша // Сб. тезисов докл. междунар. школы-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании», посвящен. 100-летию Башкирского государственного университета, Уфа 2009, С. 155.

Подписано в печать _ 19.05.2010 г. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 172. Бесплатно.

Челябинский государственный университет, 454021, Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129

Издательство ГОУВПО ЧелГУ, 454021, Челябинск, ул. Молодогвардейцев, 57б

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Али-Паша, Виталий Альбертович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. УГЛЕРОДНЫЕ СТРУКТУРЫ.

1.1. Строение атома углерода и углерод-углеродные связи.

1.2. Идеальные структуры (алмаз, графит, карбин).

1.3. Углеродные гибридные фазы.

1.4. Каркасные углеродные наноструктуры.

1.5. Топологические дефекты.

1.6. Постановка задачи исследования.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ И СТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ.

2.1. Методика молекулярно-механических расчетов.

2.2. Полуэмпирические квантово-механические методы.

2.3. Методика расчета средней энергии углерод-углеродных связей <Ес-с> в углеродных структурах.

2.4. Методика расчета структуры ЗБ-графита.

2.5. Методика расчета наноструктурированных фаз из фуллеренов.

2.6. Методика расчета наноструктурированных фаз из УНТ.

2.7. Методика расчета наноструктурированных фаз из УНТ сшитых фулл еренами.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА СТРУКТУРЫ ЗБ-ГРАФИТА.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ФАЗ НА ОСНОВЕ ФУЛЛЕРЕНОВ И ФАЗ НА ОСНОВЕ УНТ.

4.1. Наноструктурированные фазы из фуллеренов.

4.2. Наноструктурированные фазы на основе УНТ.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ФАЗ ИЗ УНТ СШИТЫХ ФУЛЛЕРЕНАМИ.

6. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНЫХ ФАЗ ИЗ SP2*5

ГИБРИДИЗИРОВАННЫХ АТОМОВ.

6.1. Закономерности формирования фаз ЗБ-графита.

6.2. Закономерности формирования фаз на основе каркасных углеродных наноструктур.

6.3. Общие закономерности формирования трехмерных жесткосвязанных углеродных фаз из sp -гибридизированных атомов.

Введение диссертация по физике, на тему "Исследование углеродных фаз из SP2†δ-гибридизированных атомов с трехмерной жесткосвязанной структурой"

Актуальность работы. Углерод имеет три основные аллотропные формы, имеющие различную структуру: цепочечную - карбин, слоевую -графит и трехмерную - алмаз. В цепочечной форме углерода карбине атомы находятся в sp-гибридизированном состоянии, т.е. образуют две связи с соседними атомами. Для слоевой формы углерода графита характерно sp2-гибридизированное состояние, когда атом углерода образует три связи с соседними атомами. Трехмерная аллотропная форма углерода алмаз состоит из атомов углерода в состоянии зр3-гибридизации, в которой каждый атом образует по четыре связи с соседними атомами. Возможность нахождения атомов углерода в различных гибридизированных состояниях обуславливает большое разнообразие неорганических соединений и указывает на возможность существования существенно большего количества разнообразных углеродных фаз, чем известно на сегодня. Поиск путей синтеза новых углеродных фаз, исследование их структуры и свойств является актуальной фундаментальной задачей физики конденсированного состояния.

Л Л sp , sp ) в разной пропорции; во-вторых, ведется поиск фаз из углеродных атомов находящихся в состояниях с промежуточной гибридизацией sp" и/или spm (где 1<п<2, 2<ш<3). Причем промежуточные гибридизированные состояния для атомов углерода имеющих число атомов в первой координационной сфере такое же, как в основных состояниях рассматриваются как отклонения от этих состояний sp1±5, sp2*5 или sp3±s.

С точки зрения практического использования в качестве конструкционных материалов наибольший интерес представляет поиск новых углеродных фаз имеющих трехмерную (3D) жесткосвязанную структуру. Используемый в настоящее время подход к поиску таких фаз, основывается на априорном допущении, что из sp-гибридизированных атомов можно получить только цепочечные структуры, из sp2 - слоевые, и только из sp3 - трехмерные прочносвязанные. Следствием этого допущения является ограничение области поиска 3D материалов гибридными sp+sp3, sp2+sp3 или sp+sp2+sp3 фазами в которых обязательно содержатся sp3 атомы. В этом направлений достигнуты значительные успехи - теоретически исследованы и экспериментально синтезированы ряд таких фаз - глитер, хонекомб, фуллереновые полимеры, клесрит.

Однако анализ структуры каркасных форм углерода - фуллеренов и нанотрубок состоящих из sp2±5 гибридизированных атомов показывает, что для формирования объемных жесткосвязанных структур не обязательно наличие sp3 атомов. Поэтому нет никаких принципиальных ограничений на возможность существования 3D жесткосвязанных углеродных фаз из атомов в промежуточном состоянии гибридизации sp . Такие фазы остаются до сих пор не достаточно изученными и их исследование представляется актуальным.

Актуальность поиска новых углеродных 3D жесткосвязанных фаз обусловлена тем, что карбиноидные (sp) и графитоподобные (sp2) углеродные материалы из-за цепочечной и слоевой структуры имеют низкие прочностные свойства в тех кристаллографических направлениях, где связи не ковалентные, а Ван-дер-Ваальсовые. Это препятствует использованию таких материалов в качестве конструкционных, в результате чего их используют лишь как наполнители в составе композитов. Высокими прочностными свойствами во всех кристаллографических направлениях обладают углеродные материалы (sp ) с алмазоподобной структурой, однако широкое использование таких конструкционных материалов ограничивается высокой стоимостью их синтеза. Поэтому поиск новых углеродных материалов из sp2*5 атомов, которые можно синтезировать при более низких температурах и давлениях чем sp3 материалы, с трехмерной жесткосвязанной структурой и высокими прочностными свойствами во всех кристаллографических направлениях является задачей представляющей большой практический интерес.

Изучение закономерностей формирования новых углеродных фаз из

2±5 - ~ sp атомов с трехмерной жесткосвязаннои структурой актуально также в связи с тем, что их синтез возможен на основе углеродных наноструктур -фуллеренов и нанотрубок. Практическое использование материалов из таких фаз возможно не только в качестве высокопрочных конструкционных материалов, но и в качестве молекулярных сит и структур предназначенных для хранения водорода.

Таким образом, исследование структуры, свойств и закономерностей формирования новых углеродных фаз из sp2±8 атомов с трехмерной жесткосвязанной структурой является актуальным как с фундаментальной, так и с практической точек зрения.

Цель и задачи работы. Цель работы составило исследование новых углеродных фаз из sp2"1"5 -гибридизированных атомов с трехмерно жесткосвязанной структурой. Частные задачи, которые были решены в данной работе:

1. Расчет структурных и энергетических характеристик, а также свойств новых ЗО-графитовых углеродных фаз, поиск возможных путей их экспериментального синтеза.

Методы исследования. В работе были использованы методы молекулярной механики (ММ2, ММ+) и полуэмпирические квантовомеханические методы расчета структуры и энергетических характеристик (РМЗ, MNDO, AMI).

Научная новизна. В работе получены следующие новые результаты:

1. Рассчитана геометрически оптимизированная структура новых 3D-графитовых углеродных фаз, состоящих из зр2±5-гибридизироваанных атомов. Предложена классификационная схема, описывающая 3D-графитовые фазы.

3. Систематически исследована структура 2D и 3D наноструктурированных углеродных фаз из УНТ, состоящих только из sp ~ -гибридизированных атомов.

4. Рассчитана структура различных типов возможных соединений фуллеренов с графеновым листом или УНТ, а также структура трехмерных жескосвязанныех фаз на основе таких соединений. Установлено, что наиболее энергетически выгодным типом соединений фуллеренов с графеновым листом или УНТ являются соединения атомами в эр^-гибридизирванном состоянии, за счет удаления в области "сшивки" атомов с поверхности сшиваемых структур и образования связей между образовавшимися не скомпенсированными оборванными связями.

5. Установлено, что формирование всех исследованных трехмерно жесткосвязанных углеродных фаз из Бр^-гибридизироваанных атомов происходит за счет включения в графеновые слои топологических дефектов.

Положения, выносимые на защиту

1. Классификационная схема ЗБ-графитовых фаз, состоящих из sp2*5-гибридизированных атомов, результаты расчета структурных и энергетических характеристик этих фаз.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследований по теме диссертации были представлены на: Региональной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике (2004, 2005 гг., Уфа); Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (2005 г., Екатеринбург, 2006 г., Новосибирск, 2007 г., Ростов-на-Дону - Таганрог); Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (2005, 2006 гг., Москва); Международной конференции «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах» (2005, 2007, 2009 гг., Махачкала); Международной зимней школе физиков-теоретиков (2006, 2008 гг., Екатеринбург-Челябинск); Конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (2007, 2009 гг., Владивосток); Всероссийской школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании», в рамках которой проходила «VII Региональная школа-конференция, посвященная 450-летию добровольного вхождения Башкортостана в Россию, для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике, физике и химии» (2007 г., Уфа); Международной конференции. «Химия твердого тела и современные микро - и нанотехнологии» (2008 г., Кисловодск); Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация для нанотехнологий, техники и медицины» (2008 г., Иваново); Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании», посвященную 100-летию Башкирского государственного университета (2009 г., Уфа).

Публикации

Структура и объем диссертации

ВВЕДЕНИЕ

Углерод встречается в природе, как в свободном, так и в соединенном состоянии, в различных формах и видах. В свободном состоянии углерод известен в трех видах: в виде угля, графита и алмаза. В состоянии соединений углерод входит в состав так называемых органических веществ, т.е. множества веществ, находящихся в теле всякого растения и животного. Он находится в виде углекислого газа в воде и воздухе, а в виде солей углекислоты и органических остатков в почве и массе земной коры. Разнообразие веществ, составляющих тело животных и растений, известно каждому. Воск и масло, скипидар и смола, хлопчатая бумага и белок, клеточная ткань растений и мускульная ткань животных, винная кислота и крахмал — все эти и множество иных веществ, входящих в ткани и соки растений и животных, представляют соединения углеродистые. Углерод -один из немногочисленных элементов «без роду, без племени». История общения человека с этим веществом уходит во времена доисторические. Имя первооткрывателя углерода неизвестно, неизвестно и то, какая из форм элементарного углерода - алмаз или графит — была открыта раньше. И то и другое случилось слишком давно.

В конце 50-х - начале 60-х годов XX в. была разработана технология получения углеродных волокон и композитов на их основе. Сегодня они широко применяются в черной и цветной металлургии, ядерной энергетике и ракетной технике, электротехнике и химическом машиностроении. Область применения углеродных материалов и композитов на основе углерода расширяется, включая электронику и лазерную технику.

Широкое использование этих материалов вызвано их уникальными физико-механическими и химическими свойствами. Углеродные материалы обладают высокой огнеупорностью, инертностью ко многим металлам, жидким шлакам и другим агрессивным средам, удивительной механической прочностью, которая сохраняется с повышением температуры. Изделиям из углерода присущи довольно хорошие тепло- и электропроводность; высокий модуль упругости и низкий коэффициент линейного расширения обеспечивают высокую термическую стойкость и снижают возможность растрескивания при тепловых ударах.

Значение углерода в современной науке и технике трудно переоценить. П.Уокер, бывший редактором книжной серии "Chemistry and Physics of Carbon", 40 лет назад писал, что прогресс в разработке новых углеродных материалов будет продолжаться как глава всеобщей истории материаловедения, и называл углерод "старым, но всегда новым материалом". Это выражение, не потерявшее своей актуальности и сегодня, многократно подтверждалось в течение всех минувших лет, и особенно последних двадцати.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Выводы

1. В результате модельных расчетов была доказана возможность устойчивого существования одиннадцати политипов объемных ковалентносвязанных ЗБ-графитовых фаз (а- и /?-фазы) из sp2±5-гибридизированных атомов, отличающихся структурой слоев, их ориентацией и расстоянием между соседними графитоподобными слоями. Определены параметры элементарных трансляций гексагональных элементарных ячеек всех рассчитанных политипов. Оценка плотностей ЗО-графитовых политипов показала, что величина этого параметра может изменяться в широком диапазоне от 1259 кг/м (для политипа a3j) до 2298 кг/м3 (политип /?/,?), принимая значения как большие, так меньшие по о сравнению с 2269 кг/м - плотностью обычного графита. Также проведен сравнительный анализ средней энергии углерод-углеродных связей всех фаз и установлено, что минимальной энергией связей и соответственно большей энергией сублимации и большей термодинамической устойчивостью должны обладать ЗЭ-графитовые фазы с минимальным расстоянием между графитоподобными слоями (из рассчитанных фаз это ад/-фаза).

2. Доказана возможность устойчивого существования одномерных, двухмерных и трехмерных жестко связанных наноструктурированных фаз из фуллеренов, все атомы в которых находятся в состоянии sp2±5-гибридизации. Установлено, что из различных типов соединений фуллеренов наиболее энергетически выгодными являются соединения атомами, находящимися в состоянии зр2>5-гибридизации, так что при образовании соединений число атомов в структуре остается неизменным или увеличивается. Оценка плотности изученных фаз показала, что их плотность существенно меньше плотности как алмаза, так и графита -например, минимальная плотность из исследованных наноструктурированных фуллереновых фаз составляет всего 1749 кг/м3. Исследована структура 2D и 3D наноструктурированных углеродных фаз из УНТ, состоящих только из Бр^-гибридизированных атомов. Были найдены параметры элементарных трансляций таких фаз.

3. Рассчитана структура различных типов возможных соединений фуллеренов с графеновым листом или УНТ, а также структура трехмерных жескосвязанных фаз на основе таких соединений. Установлено, что наиболее энергетически выгодным типом соединений фуллеренов с графеновым листом или УНТ являются соединения атомами в зр2±5-гибридизирванном состоянии, за счет удаления в области "сшивки" атомов с поверхности сшиваемых структур и образования связей между образовавшимися не скомпенсированными оборванными связями.

4. Установлено, что формирование всех исследованных трехмерно жесткосвязанных углеродных фаз из зр2±5-гибридизироваанных атомов происходит за счет включения в графеновые слои топологических дефектов. Все атомы углерода находящиеся в состоянии sp2±s-гибридизации в таких фазах образуют одну графеновую плоскость, из которой формируется трехмерная структура фазы за счет включения в графеновый слой топологических дефектов - т.е. при замене гексагонов графенового слоя другими многоугольниками. Во всех изученных фазах встречаются топологические дефекты вызывающие как положительный (меньше 6) так и отрицательный изгиб слоя (больше 6).

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Али-Паша, Виталий Альбертович, Челябинск

1. Шулепов С.В. Физика углеграфитовых материалов. М.: Металлургия, 1990. 336 с.

2. Фиалков А.С. Углеграфитовые материалы. М.: Энергия, 1979. 319 с.

3. Сладков A.M., Кудрявцев Ю.П. Алмаз, графит, карбин аллотропные формы углерода//Природа. 1969.№5. С.37-44.

4. Уббелоде А.Р., Льюис Ф.А. Графит и его кристаллические состояния. М.: Мир, 1965.281 с.

5. Фиалков А.С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе. М.: Аспект Пресс, 1997, 718 с.

6. Heimann R.B., Evsyukov S.E., Koga Y. Carbon allotropes: a suggested classification scheme based on valence orbital hybridization // Carbon. 1997. pp. 1654-1658.

7. Belenkov E.A. Classification of carbon structures // Hydrogen Material Science & Chemistry of Carbon Nanomaterials. 2003. Sudak Crimea Ukraine, pp. 174-175.

8. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука. 1978. 791 с.

9. Kudryavtsev Yu.P. The discovery of carbyne // Physics and Chemistry of Materials with Low-Dimensional Structures. V.21. 1998. pp. 1-6.

10. Heimann R.B., Evsyukov S.E., Kavan L. Carbyne and carbynoid structures //Physics and Chemistry of Materials with Low-Dimensional Structures. V.21. 1998. pp.XIII-XVII.

11. Kudryavtsev Yu.P, Evsyukov S.E., Guseva M., Babaev V., Khvostov V. Chemistry and Physics of Carbon, 1997. V.25. New York: Marcel Deklcer, p.3.

12. Bayghman R.H., Eckhardt H., Kertesz M. Structure property predictions for new planar forms of carbon: layered phases containing sp" and sp' atoms // J. Chem. Phys. 1987. v. 87. pp. 6687-6699.

13. Coluci V.R., Braga S.F., Legoas S.B., Galvao D.S., Baughman R.H. Families of carbon nanotubes: Graphyne-based nanotubes // Phys. Rev. B, 2003. v.68. P. 035430.

14. Narita N., Nagai S., Suzuki S., Nakao K. Optimized qeometries and electronic structures of graphyne and its family // Phys. Rev. B, 1998. v.58. pp. 1100911014.

15. Нагорный В.Г, Расчет энергии межслоевого взаимодействия углерода методом атом-атомного потенциала // Конструкционные углеродные материалы. М.: Металлургия, 1985. С. 68-71.

16. Tanaka К., Aoki Н., Ago Н., Yamabe Т., Okahara К. Interlayer interaction of two graphene sheets as a model of double-layer carbon nanotubes // Carbon, 1997. Vol. 35, № l.P. 121-125.

17. Lachter J., Bragg R.H. Interstitial in graphite and disorder carbons // Phys. Rev. B, 1986. Vol. 33, № 12. P. 8903-8905.

18. Maire J., Mering J. Graphitization of soft carbon // Chemistry and physics of carbon. New York: Dekker, 1970. Vol. 6. P. 125—190.

19. Narita N., Nagai S., Suzuki S., Nakao K. Electronic structure of threedimensional graphyne // Phys. Rev. B, 2000. v.62. pp. 11146-11151.

20. Komatsu K., Fujiwara K., Tanaka Т., Murata Y. The fullerene dimer C120 and related carbon allotropes // Carbon 2000, Vol.38, pp. 1529-1534.

21. Shigeru Tsukamoto, Tomonobu Nakayama, Masakazu Aono Stable molecular orientations of а Сбо dimer in a photoinduced dimer row // Carbon. 2007 V. 45. P. 1261-1266.

22. Бражкин B.B., Ляпин А.Г. Превращения фуллерита Сбо при высоких давлениях и температурах // УФН 1996, Том 166, №8, сс. 893-897.

23. Бражкин В.В., Ляпин А.Г., Ляпин С.Г. Новые кристаллические и аморфные модификации углерода, полученные из фуллерита при высоком давлении // УФН, 1997, т. 167, №9,с Л 019-1022.

24. Okada S., Saito S. Electronic structure and energetics of pressure-induced two-dimensional C60 polymers // Phys. Rev. B, 1999, V.59, №3, pp. 19301936.

25. Vorkin A.D, Varc S.Z., et al. Thermal studies of Сбо transformed by temperature and pressure treatments // Carbon 1997, V.35, №6, pp.745-747.

26. Давыдов B.A., Кашеварова Л.С., Рахманина А.В. Полимерные фазы высокого давления фуллерена С60: синтез, идентификация, исследование свойств //Рос. хим. ж., 2001, t.XLV, №4, с.25-34.

27. Бражкин В.В., Ляпин А.Г. Превращения фуллерита С6о при высоких давлениях и температурах // УФН, 1996, т. 166, №8, с.893-897.

28. Koichi К., Koichi F., Toni Т., Yasujiro М. The fullerene dimer C.2o and related carbon allotropes // Carbon 38, 2000, pp. 1529-1534.

29. Meletov K.P. Pressure-induced phase in tetragonal two-dimensional polymeric C60// Phys. Rev. B, 2001, V.63, 054106.

30. Nagel P., Pasler V. et al. Сбо one- and two-dimensional polymers, dimers, and hard fullerite: Thermal expansion, anharmonicity, and kinetics of depolymerization // Phys. Rev. B, 1999, V.60, № 24, pp. 16920-16927.

31. Brazhkin V.V., Lyapin A.G. Comment on "New metallic crystalline carbon: three dimensionally polymerized C6o fullerite" // Phys. Rev. В Let. 2000, Vol.85, N.26, pp.5671.

32. Okada S., Saito S. Rhombohedral C6o polymer: A semiconducting solid carbon structure// Phys. Rev. В Let. 1997, Vol.55, N.7, pp.4039-4041.

33. Okada S., Saito S., Oshiyama A. New metallic crystalline carbon: three dimensionally polymerized Сбо fullerite // Phys. Rev. В Let. 1999, Vol.83, N. 10, pp. 1986-1989.

34. Berber S., Osawa E., Tomanek D. Rigid crystalline phases of polymerized fullerenes // Phys. Rev. B. 2004. V. 70. No. 085417 (6 pages).

35. Domingos H.S. Carbon allotropes and strong nanotube bundles // J. Phys.: Condens. Matter 16 (2004) 9083-9091.

36. Zhao X., Liu Y., Inoue S., Suzuki Т., Jones R. O., Ando Y. Smallest Carbon Nanotube Is 3 A in Diameter // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92 No. 125502. (3 pages).

37. Wang N., Tang Z. K., Li G. D., Chen J. S. Single-walled 4 A carbon nanotube arrays // Nature. 2000. V. 408. P. 50-51.

38. Tang Z. K., Sun H. D., Wang J. N., Chen J., Li G. D. Appl. Phys. Lett. 1998. V. 73. P. 2287.

39. Liu Y., Jones R. O., Zhao X. L., Ando Y. Carbon species confined inside carbon nanotubes: A density functional study // Phys. Rev. B. 2003. V. 68 No. 125413 (7 pages).

40. Iijima S, Ichihashi T. Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter // Nature. 1993. V. 363. P. 603.

41. Barry J. Cox, James M. Hill // Geometric structure of ultra-small carbon nanotubes Carbon. 2008. V.46. P. 706-720.

42. Peng L.-M., Zhang Z.L., Xue Z.Q., Wu Q.D., Gu Z.N., Pettifor D.G. Stability of Carbon Nanotubes: How Small Can They Be? // Phys. Rev. В Let. 2000, Vol.85, N. 15, pp.3249-3252.

43. Bucknum M.J. Effects of spiroconjugation in the electronic band structure of glitter// Carbon 1997, Vol. 35, No.l, pp.1-16.

44. Umemoto K., Saito S., Berber S., Tomanek D. Carbon foam: Spanning the phase space between graphite and diamond // Phys. Rev. B. 2001, Vol.64, N. 15, pp.193409.

45. Park N., Ihm J. Electronic structure and mechanical stability of the graphitic honeycomb lattice // Phys. Rev. В 2000, V.62, No.l 1, pp.7614-7618.

46. Bernasconi M.,Gaito S., Benedek G. Clathrates as effective p-type and n-type tetrahedral carbon semiconductors // Phys.Rev.B 2000,V.61,No. 19, pp 1268912691.

47. Nasibulin A.G. et al., A novel hybrid carbon material // Nature Nanotechnology 2007, Vol.2, pp.156 -161.

48. Смоли P. E. Открывая фуллерены // УФН, 1998, т. 168, №3, с. 323-330.

49. Керл Р.Ф. Истоки открытия фуллеренов: эксперимент и гипотеза // УФН 1998. Т.168, N 3, с.332-342.

50. Крото Г. Симметрия, космос, звезды и Сб0// УФН 1998.T.168,N 3,с.343-357.

51. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Фуллерены // УФН, 1993, Т. 163, № 2, с.ЗЗ-60.

52. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Фуллерены и структуры углерода // УФН, 1995, Т. 165, с. 977.

53. Bates K.R., Scuseria G.E. Why are busckyonions round? // Thearetical Chemistry Accounts 1998. V.33, pp.29-33.

54. Березкин В.И. Фуллерены как зародыши сажевых частиц // ФТТ. 2000, Т.42, вып. 3, с.567-572.

55. Соколов В. И., Станкевич И.В. Фуллерены новые аллотропные формы углерода: структура, электронное строение и химические свойства // Успехи химии, 1993. Т. 62. С. 455.

56. Попов A.M., Лозовик Ю.Е. Образование и рост углеродных наноструктур фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов // УФН, 1997, т. 167, №7, с.751-774.

57. Гольдщлегер Н.Ф., Моравский А.П. Гидриды фуллеренов: получение, свойства, структура //Успехи физ. Наук, 1998. Т. 66. С. 353.

58. Караулова Е.Н., Багрий Е.И. Фуллерены: методы функционализации и перспективы применения производных // Успехи химии, 1999. Т. 68. С. 979.

59. Безмельницын В.Н., Елецкий А.В., Окунь М.В. Фуллерены в растворах // Успехи физ. Наук, 1998. Т. 168. С. 1195.

60. Kroto H.W., Heath J.R., O'Brien S.C., Curl R.F. Smalley R.E. C60: Buckminsterfullerene // Nature. 1985. V.318. P.162.

61. Станкевич И.В., Никеров М.В., Бочвар Д.А. Структурная химия кристаллического углерода: геометрия, стабильность, электронный спектр // Успехи химии. 1984. Т. 53(7) с. 1101-1124.

62. Meijer G, Bethune D.S. Laser deposition of carbon clusters on surfaces: A new approach to the study of Fullerenes // J. Chem. Phys. 1990. V.93. P.7800-7802.

63. Kratschmer W., Fostiropoulos K., Huffman D.R. The infrared and ultraviolet absorption spectra of laboratory-produced carbon dust: evidence for the presence of the C60 molecule // Chem. Phys. Lett. 1990. V.170. №6. P. 167170

64. Perez-Garrido A. Giant multilayer fullerene structures with symmetrically arranged defects // Phys. Rev. B, 2000, V.62 № 11, pp. 6979-6981.

65. Cao В., Zhou L., et al. Preparation of high yield higher Fullerenes // Carbon 1998, V.36,№4 pp.453-456.

66. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature 1991. V.354 (6348) P.56-64.

67. Елецкий A.B. Углеродные нанотрубки // УФН, 1997, т. 167, №9, с.945-972.

68. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века, М.: Техносфера, 2003, 336 с.

69. Boehm Н.Р. The first observation of carbon nanotubes // Letters to the Editor, 1997, pp.581-584.

70. Andoa Y., Zhao X., Shimoyama H. Structure analysis of purified multiwalled carbon nanotubes // Carbon 39, 2001, pp.569-574.

71. Елецкий. A.B. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства // УФН, 2002, т. 172, №4, с.401-438.

72. Shelimov К.В., Esenaliev R.O. et al. Purification of single-wall carbon nanotubes by ultrasonically assisted filtration // Chem. Phys. Let. 282, 1998, pp. 429-434.

73. Sinnott S.B., Shenderova O.A., et al. Mechanical properties of nanotubule fibers and composites determined from theoretical calculations and simulations // Carbon 1998, V.36, №1-2, pp.1-9.

74. Dresselhaus M., Dresselhaus G., Avouris Ph. Carbon nanotubes. Synthesis, structure, properties and applications. // Topics of applied physics. V.80. Springer. 2002. 425 p.

75. Косаковская З.Я., Чернозатонский Jl. А., Федоров E.A. Нановолоконная углеродная структура//Письма в ЖЭТФ. 1992. Т.56. №1. С.26-30.

76. Dresselhaus М. S., Dresselhaus G., Saito R. Carbon fibers based on C6o and their symmetry // Phys. Rev. В 1992.V.45. P.6234-6242.

77. Bethune D.S., Kiang C.H., de Vries D.S., Gorman G., Savoy R., Vasquez J., Beyers R. Cobalt-catalysed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls. // Nature 1993. V.363 P.605-611.

78. Ando Y, Iijima S. Preparation of carbon nanotubes by arc-discharge evaporation. //Jpn J Appl Phys 1993. V.32L. P. 107-109.

79. Seraphin S., Zhou D., Jiao J. Extraordinary growth phenomena in carbon nanoclusters // Acta Microscopica. 1994. V.3 P.45-64.

80. Kiang C.H., Goddard III WA, Byers R, Salem JR, Bethune D.S. Catalytic synthesis of single-layer carbon nanotubes with a wide range of diameters. // J Phys Chem 1994. V.98. P.6612-6620.

81. Kiang C.H., Dresselhaus M.S., Beyers R, Bethune D.S. Vapo-rphase self-assembly of carbon nanomaterials. // Chem Phys Lett 1996. V.259. P.41-48.

82. Kiang C.H., Goddard III W.A., Beyers R., Bethune D.S. Carbon nanotubes with single-layer walls. // Carbon 1995. V.33(7). P.903-917.

83. Dai H. Nanotube Growth and Characterization // Carbon nanotubes, synthesis, structure, properties, and applications. Topics Appl. Phys.2001.V.80. P.29-53.

84. Journet C., Maser W. K., Bernier P., Loiseau A., Delachapelle M. L., Lefrant S., Deniard P., Lee R., Fischer J. E. Large-scale production of single-walled carbon nanotubes by the electric-arc technique // Nature 1997.V.388. P.756-758.

85. Liu J., Rinzler A. G., Dai H., Hafner J. H., Bradley R. K., Boul P. J., Lu A., lverson Т., Shelimov K., Human С. В., Rodriguez-Maeias F., Shon Y.-S., Lee T. R., Colbert D. Т., Smalley R. E. Fullerene Pipes // Science 1998. V.280. P.1253-1256.

86. Kong J., Cassell A.M., Dai LI. Chemical vapor deposition of methane for single-walled carbon nanotubes // Chem. Phys. Lett. 1998. V.292. P.567-574.

87. Kong J., Soh H., Cassell A., Quate C. F., Dai H. Synthesis of individual single-walled carbon nanotubes on patterned silicon wafers // Nature 1998. V.395. P.878-879.

88. Hafner J., Bronikowski M., Azamian В., Nikolaev P., Colbert D., Smalley R. Catalytic growth of single-wall carbon nanotubes from metal particles // Chem. Phys. Lett. 1998. V.296, P. 195-202.

89. Su M., Zheng В., Liu J., A scalable CVD method for the synthesis of single-walled carbon nanotubes with high catalyst productivity // Chem. Phys. Lett. 2000. V.322. P.321-326.

90. Захарова Г.С., Волков В.JI., Ивановская В.В. Ивановский А.Л. Нанотрубки и родственные наноструктуры оксидов металлов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 245с.

91. Dresselhaus M.S., Avouris P. Introduction to carbon materials research // Carbon nanotubes, synthesis, structure, properties, and applications. Topics Appl. Phys., 2001. V.80. P. 1-9.

92. Odom T. W., Huang J.-L., Kim P., Lieber С. M. Atomic structure and electronic properties of single-walled carbon nanotubes // Nature. 1998. V.391. P.62 64.

93. Kim P., Odom T. W., Huang J.-L., Lieber С. M. Electronic Density of States of Atomically Resolved Single-Walled Carbon Nanotubes: Van Hove Singularities and End States // Phys. Rev. Lett. 1999. V.82, РД225-1228.

94. Kim P., Odom T. W., Huang J., Lieber C.M. STM study of single-walled carbon nanotubes // Carbon. 2000. V.38 P. 1741-1744.

95. Bernaerts D. et al., in Physics and Chemistry of Fullerenes and Derivatives. Proc. of the Intern. Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials (Eds II Kuzmany et al.) (Singapore: World Scientific, 1995) p. 551.

96. Maniwa Y., Fujiwara R., Kira H. Multiwalled carbon nanotubes grown in hydrogen atmosphere: An x-ray diffraction study // Phys.Rev.B. 2001. V.64. P.073105-1-073105-4.

97. Беленков E.A. Закономерности структурного упорядочения многослойных углеродных нанотрубок // Известия Челябинского Научного Центра. 2001. №1. С.25-30.

98. Золотухин И.В. Фуллерит новая форма углерода // Соросовский образоательный журнал, 1996, №2, с. 51-56.

99. Stankowski J., Martinek J. A model of fullerene conductance // Solid State Communications 1996, Vol. 100, No. 10, pp. 717-720.

100. Wochmer P., Xiong X., Chow P.C., Moss S.C. X-ray study of two-phase coexistens in a C6o single crystal through the cubic-cubic phase transformation at 260 К // Phys. Rev. B. 1997, V.55, No.9, pp.5678-5683.

101. Liu P. Molecular dynamics simulation of triaxial compression of Сбо and C80 solids // Carbon. 2006. V. 44 P. 1484-1490.

102. Charlier A., McRae E., Heyd R., Charlier M.F., Moretti D. Classification for double-walled carbon nanotubes // Carbon 1999, Vol. 37, pp. 1779-1783.

103. Thess A., Lee R., Nikolaev P., Dai H., Petit P., Robert J., Xu C., Lee C.H., Kim S.G., Rinzler A.G., Colbert D.T., Scuseria G., Tomanek D., Fischer J.E., Smalley R.E. Crystalline ropes of metallic carbon nanotubes // Science. 1996. V.273, pp.483-487.

104. Setton R, Setton N. Carbon nanotubes: III. Toroidal structures and limits of a model for the construction of helical and s-shaped nanotubes // Carbon 1997, Vol. 35, № 4, pp. 497-505.

105. Lin N.F., Chuu D.S. Persistent currents in toroidal carbon nanotubes // Phys. Rev. B. 1998, Vol.57, N.l 1, pp.6731-6737.

106. Hirahara K., Suenaga K., Bandow S., Kato H., Okazaki Т., Shinohara H., Iijima S. One-dimensional metallofiillerene crystal generated inside single-walled carbon nanotubes // Phys. Rev. В Let. 2000, Vol.85, N. 25, pp.53845387.

107. Ryabenko A.G., Kiselev N.A., Hutchison J.L., Moroz T.N., Bukalov S.S., Mikhalitsyn L.A., Loutfy R.O., Moravsky A.P. Spectral properties of single-walled carbon nanotubes encapsulating ftillerenes // Carbon. 2007. V. 45. P. 1492-1505.

108. Liu P., Zhang Y.W., Gao H.J., Lu C. Energetics and stability of C60 molecules encapsulated in carbon nanotubes // Carbon. 2008. V. 46. P. 649655.

109. G.K.Dimitrokakis, E.Tylianakis, G. E. Froudakis Pillared Graphene: A New 3-D Network Nanostructure for Enhanced Hydrogen Storage // Nano Lett.2008, Vol.8, pp. 3166-3170.

110. Красюков А.Ф., Нефтяной кокс. M.: Химия. 1966. 264 с.

111. Островский B.C., Виргильев Ю.С., Костиков В.И., Шипков Н.Н. Искусственный графит. М.: Металлургия, 1986, 272 с.

112. Федоров В.Б., Шоршоров М.Х., Хакимова Д.К. Углерод и его взаимодействие с металлами. М.: Металлургия, 1978. 208 с.

113. Сюняев З.И. Нефтяной углерод. М.: Химия, 1980. 272 с.

114. Сюняев З.И. Облагораживание и применение нефтяного кокса. М.: Химия. 1966. 173 с.

115. Hugh О. Pierson HANDBOOK OF CARBON, GRAPHITE, DIAMOND AND FULLERENES: Properties, Processing and Applications // Consultant and Sandia National Laboratories, New Mexico 1993. 399p.

116. Шишков Н.Н., Костиков В.И., Непрошин Е.И., Демин А.В. Рекристаллизованный графит. М.: Металлургия. 1979. 184 с.

117. Amara Н., Latil S., Meunier V. et al. Scanning tunneling fingerprints of point defects in grapheme: Atheorethical prediction // Phys. Rev. B. 2007. V.76. P. 115423-1 115423-10.

118. Li L., Reich S., Robertson J. Defect energies of graphite: Density-functional calculations //Phys. Rev. B. 2005. V.72. P. 184109-1 184109-10.

119. Beuneu F., Nucleation and growth of single wall carbon nanotubes // arXiv;conde-mat. 2005. V.l. P. 0509400.

120. Cortijo A. Vozmediano M. A. Effects of topological defects and local curvature on the electronic properties of planar graphene // arXiv;conde-mat. 2006 V. 1. P. 0612374.

121. Попов A.M., Лозовик Ю.Е. Образование и рост углеродных наноструктур фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов // УФН, 1997, т. 167, №7, с.751-774.

122. Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства // УФН, 2002, т.172, №4, с.401-438.

123. Miyamoto Y., Rubio A., Berber S., Yoon M., Tomanek D. Spectroscopic characterization of Stone-Wales defects in nanotubes // Phys. Rev. В., 2004, Y.69, pp.121413-1 121413-4.

124. Ihara S., Itoh S., Akagi K., Tamura R., Tsukada M. Structure of polygonal defects in graphitic carbon sheets // Phys. Rev. В., 1996, V.54, pp.14713 -14719.

125. Tamura R., Akagi K., Tsukada M. Electronic properties of polygonal defects in graphitic carbon sheets // Phys. Rev. В., 1997, V.56, pp.1404 1411.

126. Xu C.H., Fu C.L., Pedraza D.F. Simulations of point-defect properties in graphite by a tight-binding-force model 4813273 // Phys. Rev. В., 1993, V.48, №18, pp.13273 13279.

127. Беленков Е.А., Ивановская В.В., Ивановский А.Л. Наноалмазы и родственные углеродные наноматериалы // Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 169с.

128. Hahn J. R., Kang H. Vacancy and interstitial defects at graphite surfaces: Scanning tunneling microscopic study of the structure, electronic property, and yield for ion-induced defect creation // Phys. Rev. В., 1999, V.60, №6, pp.6007-6017.

129. Stauber Т., Guinea F., Vozmediano M. A. H, Disorder and interaction effects in two-dimensional graphene sheets // Phys. Rev. В., 2005, V.71, pp.0414061 -041406-4.

130. Berkert, U., Allinger N.L. Molecular mechanics // American chemical society monograph 1982, Vol.177, pp. 1-327.

131. Dewar, M.J.S., Donn M.S. Comparative tests of theoretical procedures for studying chemical reactions // J. Am. Chem. Soc. 1985, Vol.107, pp.3 8983902.

132. HyperChem, Computational chemistiy. Users guide, theory and methods. Canada: Hypercube Inc. 1996, 366 p.

133. Foresman J.B., Frisch A. Exploring chemistry with electronic structure methods. Pittsburgh: Gaussian Inc. 1996. 179 p.

134. Deuflhard P., et.al. Computational molecular dynamics. Challenges, methods. Ideas Berlin: Springer. 1999. 504 p.

135. Hinchliffe A. Modelling molecular structures.Manchester: Wiley. 2000.1-77 p.

136. Warshel A. Computer modeling of chemical reactions in enzymes and solutions. New York: Wiley, 1991. 237p.

137. Roy L. Johnston, Roald Hoffmann Superdense Carbon, C8: Supercubane or Analogue of y- Si//J. Am. Chem. SOC. 1989, V. 111. P. 810-819.

138. T. Yildirim, S. Ciraci, Ce . Kilice, A. Buldum First-principles investigation of structural and electronic properties of solid cubane and its doped derivatives // Phys. Rev. В 2000, V.62, No.l 1, pp.7625-7633.

139. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

140. Статьи в о/сурналах рекомендованных ВАК для публикации результатовдиссертации:

141. А1. Беленков ЕА., Али-Паша В А. Структура ЗЭ-графитовых фаз // Вестник ЧелГУ. Физика. № 25 (126), выпуск 3. 2008. с. 26-31.

142. А2. Али-Паша В.А., Беленков Е.А. Наноструктурированные материалы из фуллеренов // Вестник ЧелГУ. Физика. № 12 (193) , выпуск 7. 2010. С. 27-33.

143. Другие статьи и тезисы докладов по материалам диссертации:

144. A3. Беленков Е.А., Али-Паша В.А. Структура новых углеродных фаз,2 3состоящих из sp или sp -гибридизированных атомов // Известия ЧНЦ, 2008, с. 25-30.

145. А5. Али-Паша В. А., Беленков Е.А. Моделирование структуры фуллереновых полимеров // XI Конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, Владивосток 2007 с. 230-235.

146. А7. Али-Паша В.А. Моделирование структуры кубана // Сборник тезисов докладов: IV Региональная школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике, Уфа 2004, с. 54.

147. А8. Али-Паша В.А. Моделирование структуры 3D графита // Сборник тезисов: V Сборник тезисов докладов: IV Региональная школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике, Уфа 2005, с.62.

148. А9. Али-Паша В.А. Моделирование новой трехмерно связанной структурной разновидности углерода // Сборник тезисов ВНКСФ-11, Екатеринбург 2005, с. 77-78.

149. Al 1. Беленков Е.А., Али-Паша В.А. Расчет структуры 3D графитовых фаз // Сборник трудов: Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах, Махачкала 2005, с. 39.

150. А12. Беленков Е.А., Али-Паша В.А. Структура 3D графитовых фаз // Сборник тезисов докладов: XXXI Международная зимняя школа физиков-теоретиков, Екатеринбург 2006, с. 61.

151. А13. Али-Паша В.А. Расчет кубановой структуры // Сборник тезисов ВНКСФ-12, Екатеринбург 2006, с. 84.

152. А14. Али-Паша В.А., Беленков Е.А. Структура новых углеродных фаз из sp2 гибридизированных атомов // Сборник тезисов: V Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», Москва 2006, с. 27.

153. А15. Али-Паша В.А. Моделирование структуры новых углеродных фаз из фуллеренов // Сборник тезисов ВНКСФ-13, Ростов-на-Дону Таганрог2007, с. 86.

154. А20. Али-Паша В.А. Моделирование структуры соединений фуллеренов с графеновым листом // Сборник тезисов докладов: Всероссийскойконференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, Владивосток 2009, с. 29.