16.Көміртекті нанотүтікшелер құрылысы және түрлерін атаңыз.

Жапон ғалымы Сумио Ииджиманың 1991 жылы жарыққа шыққан, көміртекті нанотүтікшелердің микросуреттері келтірілген мақаласынан кейін бүкіл әлем ғалымдарының түтікшелерге деген қызығушылығы артты. Ииджима оларды көміртекті моликулярлы талшықтар деп атаған. КНТ графен қабатымен қапталған наномөлшерлі көміртекті цилиндрден тұрады. Ақаусыз көміртекті нанотүтікшелер диаметрі 1-ден 120-150 нм дейін және ұзындығы жүздеген микрометрге жететін цилиндрге графиттің жазық атомдық торының жапсарсыз оралуы нәтижесінде түзіледі. Графин қабатының оралу қабілетіне байланысты үш түрлі цилиндрлік КНТ ажыратуға болады : ахиральді "кресло" типті (әрбір алтыбұрыштың екі жағы нанотүтіктер осіне парпендикуляр орналасқан) және ахиральді "зигзаг" типті ( әрбір алтыбұрыштың екі жағы нанотүтікше осіне паралель орналасқан )және хиральді ( спираль тәрізді алтыбұрыштың жақтарының нанотүтікше осіне 0 немесе 90-тан өзге бұрышпен орналасуы).

КНТ беткі қабатының екіөлшемді құрылымы оралу векторымен(хиральділік) сипатталады С_һ және 1-теңдеумен анықталады.

мұндағы а1 және а2 - гексагональді тордың бірлік векторлары, n,m - бүтін сандар(хиральділік индексі). Индекстерді енгізу мына суретте көрсетілген.

n және m шамалары нанотүтікшенің диаметрімен d байланысты:

мұндағы а- жазық көміртекті және хиральді бұрышты ( Ө шамасы зигзаг конфигурациясынан ауытқу шамасын көрсетеді 0 мен 30 градус шамасы аралығында болады) тордағы атомаралық қашықтық(0,1421нм)

Кресло типті ахиральді КНТ индексі (n,n) және Ө=30 ал зигзаг типті КНТ индексі (n,0) және Ө =0, хиральді КНТ (n,m) индексі,аралығында болады. Бұл теңдеулерді қолдану арқылы КНТ диаметр шамаларын анықтауға болады. Нанотүтікшелер бір немесе көпқабатты болуы мүмкін, теориялық қабаттар саны шектелмеген, бірақ әдетте олар он немесе бірнеше ондықтан аспайды. Екінші немесе келесі атомдар қабатының диаметрі бірінші ішкі қабаттың диаметрімен анықталады. Бұл жағынан нанотүтікшелер құрылымы сарымсақ тәрізді фуллерендерді еске алады.

17. Металдық нанокластерлер.

1.-суретте металл атомдарының кластерлерін алуға арналған құрылғы көрсетілген. Жоғары қарқынды лазерлі сәуле металл стерженьге түсіп, оның беткі қабатындағы атомдарды буландырады. Буланған атомдар гелий ағынымен сопло арқылы әкетіліп отырады. Бұл ағынның кеңеюі оның салқындауына және металл атомдары кластерлерінің түзілуіне алып келеді.

Бұл кластерлер ультракүлгін сәулелермен ионданады да, массаның зарядқа қатынасын өлшейтін масс-спектрометрге түседі. 2-суретте осындай тәжірибе нәтижесінде алынған қорғасын кластерлерінің масс-спектроскопия мәліметтері берілген. Берілген массаның иондар саны кластердегі атом санының функциясы ретінде көрсетілген. Бұл мәліметтерде 7 және 10 атомнан тұратын кластерлер мүмкіндігі жоғары екендігін көруге болады. Бұл осындай өлшемді кластерлердің басқа кластерлерден тұрақтырақ екендігін көрсетеді.

3-ші а-суретте атомдардың иондану потенциалы мен олардың атомдық номеріне Z тәуелділігі көрсетілген. Иондану потенциалы дегеніміз атомның сыртқы қабатындағы электронды жұлып әкетуге қажетті энергия ал б-суретте натрий кластерінің иондану потенциалының құрамындағы атомдар санына тәуелділігі көрсетілген.Тәуелділікте шыңдар екі және сегіз атомдары бар кластерде байқалады. Бұл сандарды электронды магиялық сандар деп атайды. Бұлардың болуы кластерлерді суператомдар ретінде қарастыруға мүмкіндік берді және осының нәтижесінде кластерлер үшін желе моделі пайда болды.