Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками
Методом ЯМР изучены причины большой диамагнитной восприимчивости покрытых нанотрубной сеткой углеродных колонок из внутренней части катодных депозитов. Проведено сравнительное исследование спектров ЯМР ¹³С и магнитной восприимчивости углеродных колонок до и после ультразвуковой обработки, а также об...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116884 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками / Е.Г. Николаев, О.Е. Омельяновский, В.С. Прудковский, А.В. Садаков, В.И. Цебро // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 2. — С. 164-172. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-116884 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Николаев, Е.Г. Омельяновский, О.Е. Прудковский, В.С. Садаков, А.В. Цебро, В.И. 2017-05-17T19:55:02Z 2017-05-17T19:55:02Z 2009 Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками / Е.Г. Николаев, О.Е. Омельяновский, В.С. Прудковский, А.В. Садаков, В.И. Цебро // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 2. — С. 164-172. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. PACS: 75.20.-g, 76.60.-k, 81.05.Uw, 81.07.De https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116884 Методом ЯМР изучены причины большой диамагнитной восприимчивости покрытых нанотрубной сеткой углеродных колонок из внутренней части катодных депозитов. Проведено сравнительное исследование спектров ЯМР ¹³С и магнитной восприимчивости углеродных колонок до и после ультразвуковой обработки, а также обогащенного многослойными нанотрубками мелкодисперсного материала, полученного в результате такой обработки. Сильный диамагнетизм углеродных колонок, по-видимому, связан с достаточно плотным конгломератом графитовых частиц, нанотрубок и многослойных полиэдрических частиц в их сердцевине, а не с поверхностной сеткой из многослойных нанотрубок. Для уточнения характера анизотропии магнитной восприимчивости многослойных углеродных нанотрубок проведен анализ формы спектров ЯМР ¹³С обогащенных многослойными нанотрубками образцов, в которых нанотрубки были не ориентированы и ориентированы частично. Показано, что диамагнитная восприимчивость многослойных углеродных нанотрубок максимальна для направления магнитного поля перпендикулярно их оси. Методом ЯМР вивчено причини великої діамагнітної сприйнятливості вуглецевих колонок, які покриті нанотрубною сіткою, із внутрішньої частини катодних депозитів. Проведено порівняльне дослідження спектрів ЯМР ¹³С і магнітної сприйнятливості вуглецевих колонок до й після ультразвукової обробки, а також збагаченого багатошаровими нанотрубками дрібнодисперсного матеріалу, отриманого в результаті такої обробки. Сильний діамагнетизм вуглецевих колонок, очевидно, пов язаний з досить щільним конгломератом графітових часток, нанотрубок і багатошарових поліедричних часток у їхній серцевині, а не з поверхневою сіткою з багатошарових нанотрубок. Для уточнення характеру анізотропії магнітної сприйнятливості багатошарових вуглецевих нанотрубок проведено аналіз форми спектрів ЯМР ¹³С збагачених багатошаровими нанотрубками зразків, у яких нанотрубки були не орієнтовані й орієнтовані частково. Показано, що діамагнітна сприйнятливість багатошарових вуглецевих нанотрубок максимальна для напрямку магнітного поля перпендикулярно їхньої осі. NMR was used to study the origin of high diamagnetic susceptibility of carbon columns (these columns being from the inner part of cathodic deposits) coated with a nanotube net. For this purpose a comparative study of ¹³С NMR spectra and magnetic susceptibility of the carbon columns was made before and after ultrasonic treatment. The same was made with a powder enriched with multiwalled nanotubes and obtained by the above treatment. The data obtained suggest that the strong diamagnetism of the carbon columns appears to be connected with a sufficiently dense conglomeration of the graphite particles, the nanotubes, and the multilayer polyhedral particles in the column core rather than with the surface nanotube net. The analysis of the NMR spectra of the samples enriched with multiwalled nanotubes was performed to specify the anisotropy of the diamagnetic susceptibility of the multiwalled carbon nanotubes. In these samples, the nanotubes were not aligned or were partially aligned. As a consequence, the diamagnetic susceptibility of the multiwalled carbon nanotubes is shown to be maximum for a magnetic field perpendicular to their axis. Авторы признательны А.П. Моравскому за предоставленные углеродные катодные депозиты и А.И. Харьковскому за плодотворное обсуждение результатов и полезные замечания. Работа поддержана программой Президиума РАН «Квантовая макрофизика» (подпрограмма №2, проект № 2.25). ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкотемпеpатуpный магнетизм Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками NMR study of local diamagnetic properties of carbon structures with multiwalled nanotubes Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками |
| spellingShingle |
Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками Николаев, Е.Г. Омельяновский, О.Е. Прудковский, В.С. Садаков, А.В. Цебро, В.И. Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| title_short |
Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками |
| title_full |
Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками |
| title_fullStr |
Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками |
| title_full_unstemmed |
Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками |
| title_sort |
исследование методом ямр локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками |
| author |
Николаев, Е.Г. Омельяновский, О.Е. Прудковский, В.С. Садаков, А.В. Цебро, В.И. |
| author_facet |
Николаев, Е.Г. Омельяновский, О.Е. Прудковский, В.С. Садаков, А.В. Цебро, В.И. |
| topic |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| topic_facet |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
NMR study of local diamagnetic properties of carbon structures with multiwalled nanotubes |
| description |
Методом ЯМР изучены причины большой диамагнитной восприимчивости покрытых нанотрубной сеткой углеродных колонок из внутренней части катодных депозитов. Проведено сравнительное исследование спектров ЯМР ¹³С и магнитной восприимчивости углеродных колонок до и после ультразвуковой обработки, а также обогащенного многослойными нанотрубками мелкодисперсного материала, полученного в результате такой обработки. Сильный диамагнетизм углеродных колонок, по-видимому, связан с достаточно плотным конгломератом графитовых частиц, нанотрубок и многослойных полиэдрических частиц в их сердцевине, а не с поверхностной сеткой из многослойных нанотрубок. Для уточнения характера анизотропии магнитной восприимчивости многослойных углеродных нанотрубок проведен анализ формы спектров ЯМР ¹³С обогащенных многослойными нанотрубками образцов, в которых нанотрубки были не ориентированы и ориентированы частично. Показано, что диамагнитная восприимчивость многослойных углеродных нанотрубок максимальна для направления магнитного поля перпендикулярно их оси.
Методом ЯМР вивчено причини великої діамагнітної сприйнятливості вуглецевих колонок, які
покриті нанотрубною сіткою, із внутрішньої частини катодних депозитів. Проведено порівняльне
дослідження спектрів ЯМР ¹³С і магнітної сприйнятливості вуглецевих колонок до й після ультразвукової обробки, а також збагаченого багатошаровими нанотрубками дрібнодисперсного матеріалу, отриманого в результаті такої обробки. Сильний діамагнетизм вуглецевих колонок, очевидно, пов язаний з досить щільним конгломератом графітових часток, нанотрубок і багатошарових поліедричних часток у
їхній серцевині, а не з поверхневою сіткою з багатошарових нанотрубок. Для уточнення характеру
анізотропії магнітної сприйнятливості багатошарових вуглецевих нанотрубок проведено аналіз форми
спектрів ЯМР ¹³С збагачених багатошаровими нанотрубками зразків, у яких нанотрубки були не орієнтовані й орієнтовані частково. Показано, що діамагнітна сприйнятливість багатошарових вуглецевих
нанотрубок максимальна для напрямку магнітного поля перпендикулярно їхньої осі.
NMR was used to study the origin of high diamagnetic
susceptibility of carbon columns (these
columns being from the inner part of cathodic deposits)
coated with a nanotube net. For this purpose
a comparative study of ¹³С NMR spectra and magnetic
susceptibility of the carbon columns was made
before and after ultrasonic treatment. The same was
made with a powder enriched with multiwalled nanotubes
and obtained by the above treatment. The
data obtained suggest that the strong diamagnetism
of the carbon columns appears to be connected with
a sufficiently dense conglomeration of the graphite
particles, the nanotubes, and the multilayer polyhedral
particles in the column core rather than with the
surface nanotube net. The analysis of the NMR
spectra of the samples enriched with multiwalled
nanotubes was performed to specify the anisotropy
of the diamagnetic susceptibility of the multiwalled
carbon nanotubes. In these samples, the nanotubes
were not aligned or were partially aligned. As a
consequence, the diamagnetic susceptibility of the
multiwalled carbon nanotubes is shown to be maximum
for a magnetic field perpendicular to their axis.
|
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116884 |
| citation_txt |
Исследование методом ЯМР локальных диамагнитных свойств углеродных структур с многослойными нанотрубками / Е.Г. Николаев, О.Е. Омельяновский, В.С. Прудковский, А.В. Садаков, В.И. Цебро // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 2. — С. 164-172. — Бібліогр.: 29 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT nikolaeveg issledovaniemetodomâmrlokalʹnyhdiamagnitnyhsvoistvuglerodnyhstruktursmnogosloinyminanotrubkami AT omelʹânovskiioe issledovaniemetodomâmrlokalʹnyhdiamagnitnyhsvoistvuglerodnyhstruktursmnogosloinyminanotrubkami AT prudkovskiivs issledovaniemetodomâmrlokalʹnyhdiamagnitnyhsvoistvuglerodnyhstruktursmnogosloinyminanotrubkami AT sadakovav issledovaniemetodomâmrlokalʹnyhdiamagnitnyhsvoistvuglerodnyhstruktursmnogosloinyminanotrubkami AT cebrovi issledovaniemetodomâmrlokalʹnyhdiamagnitnyhsvoistvuglerodnyhstruktursmnogosloinyminanotrubkami AT nikolaeveg nmrstudyoflocaldiamagneticpropertiesofcarbonstructureswithmultiwallednanotubes AT omelʹânovskiioe nmrstudyoflocaldiamagneticpropertiesofcarbonstructureswithmultiwallednanotubes AT prudkovskiivs nmrstudyoflocaldiamagneticpropertiesofcarbonstructureswithmultiwallednanotubes AT sadakovav nmrstudyoflocaldiamagneticpropertiesofcarbonstructureswithmultiwallednanotubes AT cebrovi nmrstudyoflocaldiamagneticpropertiesofcarbonstructureswithmultiwallednanotubes |
| first_indexed |
2025-11-26T01:42:44Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:42:44Z |
| _version_ |
1850605115726102528 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 2, ñ. 164–172
Èññëåäîâàíèå ìåòîäîì ßÌÐ ëîêàëüíûõ
äèàìàãíèòíûõ ñâîéñòâ óãëåðîäíûõ ñòðóêòóð ñ
ìíîãîñëîéíûìè íàíîòðóáêàìè
Å.Ã. Íèêîëàåâ
Èíñòèòóò ôèçè÷åñêèõ ïðîáëåì èì. Ï.Ë. Êàïèöû ÐÀÍ, óë. Êîñûãèíà, 2, ã. Ìîñêâà, 119334, Ðîññèÿ
E-mail: nikolaev@kapitza.ras.ru
Î.Å. Îìåëüÿíîâñêèé, Â.Ñ. Ïðóäêîâñêèé, À.Â. Ñàäàêîâ, Â.È. Öåáðî
Ôèçè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Ï.Í. Ëåáåäåâà ÐÀÍ, Ëåíèíèñêèé ïðîñï., 53, ã. Ìîñêâà, 119991, Ðîññèÿ
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 19 èþíÿ 2008 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 10 ñåíòÿáðÿ 2008 ã.
Ìåòîäîì ßÌÐ èçó÷åíû ïðè÷èíû áîëüøîé äèàìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè ïîêðûòûõ íàíîòðóá-
íîé ñåòêîé óãëåðîäíûõ êîëîíîê èç âíóòðåííåé ÷àñòè êàòîäíûõ äåïîçèòîâ. Ïðîâåäåíî ñðàâíèòåëüíîå
èññëåäîâàíèå ñïåêòðîâ ßÌÐ
13
Ñ è ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè óãëåðîäíûõ êîëîíîê äî è ïîñëå
óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêè, à òàêæå îáîãàùåííîãî ìíîãîñëîéíûìè íàíîòðóáêàìè ìåëêîäèñïåðñíîãî
ìàòåðèàëà, ïîëó÷åííîãî â ðåçóëüòàòå òàêîé îáðàáîòêè. Ñèëüíûé äèàìàãíåòèçì óãëåðîäíûõ êîëîíîê,
ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàí ñ äîñòàòî÷íî ïëîòíûì êîíãëîìåðàòîì ãðàôèòîâûõ ÷àñòèö, íàíîòðóáîê è ìíîãî-
ñëîéíûõ ïîëèýäðè÷åñêèõ ÷àñòèö â èõ ñåðäöåâèíå, à íå ñ ïîâåðõíîñòíîé ñåòêîé èç ìíîãîñëîéíûõ
íàíîòðóáîê. Äëÿ óòî÷íåíèÿ õàðàêòåðà àíèçîòðîïèè ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè ìíîãîñëîéíûõ óãëå-
ðîäíûõ íàíîòðóáîê ïðîâåäåí àíàëèç ôîðìû ñïåêòðîâ ßÌÐ
13
Ñ îáîãàùåííûõ ìíîãîñëîéíûìè íàíî-
òðóáêàìè îáðàçöîâ, â êîòîðûõ íàíîòðóáêè áûëè íå îðèåíòèðîâàíû è îðèåíòèðîâàíû ÷àñòè÷íî. Ïîêà-
çàíî, ÷òî äèàìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü ìíîãîñëîéíûõ óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê ìàêñèìàëüíà äëÿ
íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî èõ îñè.
Ìåòîäîì ßÌÐ âèâ÷åíî ïðè÷èíè âåëèêî¿ ä³àìàãí³òíî¿ ñïðèéíÿòëèâîñò³ âóãëåöåâèõ êîëîíîê, ÿê³
ïîêðèò³ íàíîòðóáíîþ ñ³òêîþ, ³ç âíóòð³øíüî¿ ÷àñòèíè êàòîäíèõ äåïîçèò³â. Ïðîâåäåíî ïîð³âíÿëüíå
äîñë³äæåííÿ ñïåêòð³â ßÌÐ
13
Ñ ³ ìàãí³òíî¿ ñïðèéíÿòëèâîñò³ âóãëåöåâèõ êîëîíîê äî é ï³ñëÿ óëüòðàçâóêî-
âî¿ îáðîáêè, à òàêîæ çáàãà÷åíîãî áàãàòîøàðîâèìè íàíîòðóáêàìè äð³áíîäèñïåðñíîãî ìàòåð³àëó, îòðèìà-
íîãî â ðåçóëüòàò³ òàêî¿ îáðîáêè. Ñèëüíèé ä³àìàãíåòèçì âóãëåöåâèõ êîëîíîê, î÷åâèäíî, ïîâ’ÿçàíèé ç äî-
ñèòü ù³ëüíèì êîíãëîìåðàòîì ãðàô³òîâèõ ÷àñòîê, íàíîòðóáîê ³ áàãàòîøàðîâèõ ïîë³åäðè÷íèõ ÷àñòîê ó
¿õí³é ñåðöåâèí³, à íå ç ïîâåðõíåâîþ ñ³òêîþ ç áàãàòîøàðîâèõ íàíîòðóáîê. Äëÿ óòî÷íåííÿ õàðàêòåðó
àí³çîòðîﳿ ìàãí³òíî¿ ñïðèéíÿòëèâîñò³ áàãàòîøàðîâèõ âóãëåöåâèõ íàíîòðóáîê ïðîâåäåíî àíàë³ç ôîðìè
ñïåêòð³â ßÌÐ
13
Ñ çáàãà÷åíèõ áàãàòîøàðîâèìè íàíîòðóáêàìè çðàçê³â, ó ÿêèõ íàíîòðóáêè áóëè íå îð³ºí-
òîâàí³ é îð³ºíòîâàí³ ÷àñòêîâî. Ïîêàçàíî, ùî ä³àìàãí³òíà ñïðèéíÿòëèâ³ñòü áàãàòîøàðîâèõ âóãëåöåâèõ
íàíîòðóáîê ìàêñèìàëüíà äëÿ íàïðÿìêó ìàãí³òíîãî ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî ¿õíüî¿ îñ³.
PACS: 75.20.–g Äèàìàãíåòèçì, ïàðàìàãíåòèçì è ñóïåðïàðàìàãíåòèçì;
76.60.–k ßäåðíûé ìàãíèòíûé ðåçîíàíñ è ðåëàêñàöèÿ;
81.05.Uw Óãëåðîä, àëìàç, ãðàôèò;
81.07.De Íàíîòðóáêè.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ìíîãîñëîéíûå óãëåðîäíûå íàíîòðóáêè, ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü, ÿäåðíûé ìàã-
íèòíûé ðåçîíàíñ, äèàìàãíåòèçì.
© Å.Ã. Íèêîëàåâ, Î.Å. Îìåëüÿíîâñêèé, Â.Ñ. Ïðóäêîâñêèé, À.Â. Ñàäàêîâ, Â.È. Öåáðî, 2009
Ââåäåíèå
 ïîñëåäíèå ãîäû çíà÷èòåëüíîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ
èññëåäîâàíèþ íîâûõ óãëåðîäíûõ ôîðì — ôóëëåðåíîâ,
îäíîñëîéíûõ è ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðóáîê, ãðàôåíà,
îáëàäàþùèõ íåòðèâèàëüíûìè ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâà-
ìè è ïåðñïåêòèâíûõ ñ òî÷êè çðåíèÿ èõ ïðàêòè÷åñêîãî
ïðèìåíåíèÿ â ñôåðå íàíîòåõíîëîãèé.  ÷àñòíîñòè,
îáíàðóæåíèå â óãëåðîäíûõ íàíîòðóáêàõ áàëëèñòè÷åñ-
êîãî òðàíñïîðòà íà äëèíå â íåñêîëüêî ìèêðîí ïðè êîì-
íàòíîé òåìïåðàòóðå [1,2] ïîñòàâèëî âîïðîñ î âîçìîæ-
íîñòè èõ èñïîëüçîâàíèÿ â êà÷åñòâå áåçäèññèïàòèâíûõ
íàíîïðîâîäíèêîâ. Óæå èìåþòñÿ ñîîáùåíèÿ î ñâåðõ-
ïðîâîäèìîñòè ìíîãîñëîéíûõ óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê
ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 12 Ê [3], à íàáëþäåíèå çàõâàòà
ìàãíèòíîãî ïîòîêà ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå â îá-
ðàçöàõ, ñîäåðæàùèõ ñåò÷àòóþ ìíîãîñâÿçíóþ íàíî-
òðóáíóþ ñòðóêòóðó [4,5], è â ïó÷êàõ èç ñâÿçîê ìíîãî-
ñëîéíûõ íàíîòðóáîê [6] íå èñêëþ÷àþò âîçìîæíîñòè
ñóùåñòâîâàíèÿ â ýòèõ ñòðóêòóðàõ ñâåðõïðîâîäèìîñòè
(èëè áåçäèññèïàòèâíîãî ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà
èíîé ïðèðîäû) ïðè ñóùåñòâåííî áîëåå âûñîêèõ (êîì-
íàòíîé è âûøå) òåìïåðàòóðàõ. Äëÿ âûÿñíåíèÿ âîç-
ìîæíîãî ìåõàíèçìà òàêîãî áåçäèññèïàòèâíîãî òðàíñ-
ïîðòà â ìíîãîñëîéíûõ óãëåðîäíûõ íàíîòðóáêàõ
(ÌÓÍÒ) íàðÿäó ñ èçó÷åíèåì íåîáðàòèìûõ ñâîéñòâ
(ãèñòåðåçèñ êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ, çàõâàò ïîòîêà)
áîëüøîå çíà÷åíèå èìååò èçó÷åíèå îáðàòèìûõ ìàãíèò-
íûõ ñâîéñòâ ýòèõ ñèñòåì, êàê ìàêðîñêîïè÷åñêèõ,
òàê è ëîêàëüíûõ. Óæå ïåðâûå èçìåðåíèÿ äèàìàãíèò-
íîé âîñïðèèì÷èâîñòè îáðàçöîâ, ñîäåðæàùèõ ÌÓÍÒ
[7–9], äàëè çíà÷åíèÿ, ñðàâíèìûå ñ âîñïðèèì÷èâîñòüþ
ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî êâàçèäâóìåðíîãî ãðàôèòà (ÊÄÃ)
(íåñêîëüêî åäèíèö íà 10–5 ÑÃÑÌ/ã äëÿ îðèåíòàöèè ìàã-
íèòíîãî ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî ñëîÿì [10]). Êâàçèäâó-
ìåðíûé ãðàôèò, êàê èçâåñòíî, îáëàäàåò íàèáîëüøèì
äèàìàãíåòèçìîì ïîñëå ñâåðõïðîâîäíèêîâ. Ñëåäóåò îò-
ìåòèòü, ÷òî äëÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ñâåðõïðîâîäíè-
êîâ (ÂÒÑÏ) ÷àñòî íàáëþäàåòñÿ äèàìàãíåòèçì ñ îáúåì-
íîé âîñïðèèì÷èâîñòüþ íà ïîðÿäêè ìåíüøå çíà÷åíèÿ
–1/4�, õàðàêòåðíîãî äëÿ îáû÷íîãî ýôôåêòà Ìåéññíåðà,
òàê ÷òî â ýòîì ñìûñëå îòëè÷èå ÂÒÑÏ îò ÊÄà è ÌÓÍÒ íå
òàêîå óæ áîëüøîå.
Âûøåóïîìÿíóòûå áîëüøèå çíà÷åíèÿ äèàìàãíèòíîé
âîñïðèèì÷èâîñòè ÌÓÍÒ (ñì. òàêæå [11–15]) áûëè èç-
ìåðåíû íà îáðàçöàõ, ïîëó÷åííûõ ñ ïîìîùüþ ýëåêòðî-
äóãîâîãî ñèíòåçà [16]. Ýòè îáðàçöû ïðåäñòàâëÿþò ñî-
áîé ðûõëóþ âíóòðåííþþ ÷àñòü êàòîäíîãî îñàäêà
(äåïîçèòà), èìåþùóþ, ïî äàííûì [7,11,13,14,17], êî-
ëîí÷àòóþ ñòðóêòóðó.  ðàáîòàõ [13,17] ïîêàçàíî, ÷òî
êîëîíêè ïîêðûòû ñåòêîé èç ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðó-
áîê, à èõ ñåðäöåâèíà ñîäåðæèò íàðÿäó ñ ÌÓÍÒ è äðó-
ãèå óãëåðîäíûå ôàçû. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â ðàáîòå
[17], ïî-âèäèìîìó, íàèáîëåå ïîäðîáíî èññëåäîâàíû
ñòðîåíèå è ôàçîâûé ñîñòàâ òàêèõ êîëîíîê. Â ðàáîòàõ
[12,13,18] èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè
ïðîâîäèëèñü è íà îáðàçöàõ ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðó-
áîê, âûäåëåííûõ èç êàòîäíûõ äåïîçèòîâ ïóòåì îáðà-
áîòêè óëüòðàçâóêîì. Îêàçàëîñü, ÷òî âîñïðèèì÷èâîñòü
òàêèõ îáðàçöîâ ñóùåñòâåííî ìåíüøå, ÷åì ó èñõîäíîãî
ìàòåðèàëà. Ïî ìíåíèþ àâòîðîâ [12], òàêîå óìåíüøå-
íèå âîñïðèèì÷èâîñòè ìîæåò ïðîèñõîäèòü èç-çà ðàçðó-
øåíèÿ çàìêíóòûõ êîíòóðîâ â íàíîòðóáíîé ñåòêå ïðè
óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêå.
Íåìíîãî÷èñëåííûå ðàáîòû ïî èçó÷åíèþ àíèçîòðî-
ïèè ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ÌÓÍÒ [11,12,14,18] ñîäåðæàò
äîâîëüíî ïðîòèâîðå÷èâûå ðåçóëüòàòû.  ðàáîòå [11]
áûëà èçìåðåíà ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü ñâÿçîê
íàíîòðóáîê (êîòîðûå, ñóäÿ ïî ïðåäñòàâëåííûì äàí-
íûì, íà ñàìîì äåëå ïðåäñòàâëÿëè ñîáîé êîëîíêè èç
âíóòðåííåé ÷àñòè êàòîäíîãî äåïîçèòà) è áûëî ïîêàçà-
íî, ÷òî àíèçîòðîïèÿ ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè òà-
êèõ îáðàçöîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ íå ïðåâûøàåò
25%. Ïî äàííûì ðàáîòû [12], ãäå èññëåäîâàëàñü âîñ-
ïðèèì÷èâîñòü ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðóáîê, îðèåíòèðî-
âàííûõ ñ èñïîëüçîâàíèåì êåðàìè÷åñêîãî ôèëüòðà,
äèàìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü âäîëü îñè òðóáêè �||
ïî÷òè âäâîå ïðåâûøàåò ïî àáñîëþòíîé âåëè÷èíå ñî-
îòâåòñòâóþùåå çíà÷åíèå �� äëÿ ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿð-
íî îñè. Ïðîòèâîïîëîæíûé ðåçóëüòàò ïðèâåäåí â [18],
ãäå îðèåíòàöèÿ äîñòèãàëàñü ïóòåì ðàñòÿãèâàíèÿ â íå-
ñêîëüêî ðàç êîìïîçèòà, ñîñòîÿùåãî èç òåðìîïëàñòè÷-
íîãî ïîëèìåðà è çàìåøàííûõ â íåì ìíîãîñëîéíûõ íà-
íîòðóáîê. Ïîëó÷åííîå â ýòîé ðàáîòå çíà÷åíèå �� íà
50% ïðåâûøàåò �||. Â ðàáîòå [14] èññëåäîâàëèñü ìàã-
íèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü â î÷åíü øèðîêîì äèàïàçîíå
òåìïåðàòóð è ïàðàìåòðû òåêñòóðû îáðàçöîâ èç âíóò-
ðåííåé ÷àñòè óãëåðîäíûõ êàòîäíûõ äåïîçèòîâ ñ áîëü-
øèì ñîäåðæàíèåì ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðóáîê. Òåêñòó-
ðà îáóñëîâëåíà òåì, ÷òî íàíîòðóáêè îðèåíòèðîâàíû
ïðåèìóùåñòâåííî ïîä óãëàìè áîëüøå 45° ê îñè äåïî-
çèòà [17]. Ïðîâåäåííûé â ýòîé ðàáîòå àíàëèç ïîëó÷åí-
íûõ ðåçóëüòàòîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì çîííîé ìîäåëè
êâàçèäâóìåðíîãî ãðàôèòà ïîêàçàë, ÷òî âåëè÷èíà �� =
= –2,7·10–5 ÑÃÑÌ/ã ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ è â íå-
ñêîëüêî ðàç óìåíüøàåòñÿ ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòó-
ðû äî 900 Ê. Ïðè ýòîì �|| = (–0,3±0,35)·10–6 ÑÃÑÌ/ã
âî âñåì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð, ò.å. ñðàâíèìà ñ âîñïðè-
èì÷èâîñòüþ ãðàôèòà äëÿ ïîëÿ, ïàðàëëåëüíîãî ñëîÿì.
Ñóùåñòâåííûå ðàñõîæäåíèÿ ìåæäó èìåþùèìèñÿ â
ëèòåðàòóðå äàííûìè ïî âåëè÷èíå ìàãíèòíîé âîñïðè-
èì÷èâîñòè ÌÓÍÒ è åå àíèçîòðîïèè ìîãóò áûòü ñâÿçà-
íû ñ íåîäíîôàçíîñòüþ îáðàçöîâ (ñîäåðæàíèå è ñîñòàâ
ôàç ìîãóò îòëè÷àòüñÿ ó ðàçíûõ àâòîðîâ). Êðîìå òîãî,
çàìåòíóþ ïîãðåøíîñòü ïðè èçìåðåíèè àíèçîòðîïèè
âîñïðèèì÷èâîñòè âíîñèò íèçêàÿ ñòåïåíü îðèåíòàöèè
îáðàçöîâ è â îòäåëüíûõ ñëó÷àÿõ íàëè÷èå ïëàñòèêîâî-
ãî íàïîëíèòåëÿ. Îáîéòè ýòè òðóäíîñòè ïîçâîëÿåò ìå-
òîä ÿäåðíîãî ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà, îñîáåííî ýôôåê-
Èññëåäîâàíèå ìåòîäîì ßÌÐ ëîêàëüíûõ äèàìàãíèòíûõ ñâîéñòâ óãëåðîäíûõ ñòðóêòóð
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 2 165
òèâíûé â ñëó÷àå íåîäíîôàçíûõ è íåîäíîðîäíûõ
îáðàçöîâ, òàê êàê îí äàåò âîçìîæíîñòü èçó÷àòü ëî-
êàëüíûå ìàãíèòíûå ñâîéñòâà. Íåîáõîäèìî ïîä÷åðê-
íóòü, ÷òî ðàáîò ïî ñèñòåìàòè÷åñêîìó èññëåäîâàíèþ
ÌÓÍÒ ñ ïîìîùüþ ßÌÐ ïðàêòè÷åñêè íåò, õîòÿ èìååò-
ñÿ ðÿä ïóáëèêàöèé ïî èññëåäîâàíèþ ýòèì ìåòîäîì îä-
íîñëîéíûõ íàíîòðóáîê (ñì., íàïðèìåð, [19–21]).
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ßÌÐ áûë èñïîëüçîâàí äëÿ âû-
ÿñíåíèÿ ïðè÷èíû áîëüøîé äèàìàãíèòíîé âîñïðèèì-
÷èâîñòè èñõîäíûõ îáðàçöîâ óãëåðîäíûõ êîëîíîê èç
âíóòðåííåé ÷àñòè äåïîçèòîâ è äëÿ óòî÷íåíèÿ õàðàêòå-
ðà àíèçîòðîïèè ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ìíîãîñëîéíûõ
óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê. Îñíîâíàÿ çàäà÷à — èññëåäî-
âàíèå îñîáåííîñòåé äèàìàãíèòíûõ ñâîéñòâ óãëå-
ðîäíûõ êîëîíîê, êàê èñõîäíûõ, òàê è îáðàáîòàííûõ
óëüòðàçâóêîì äëÿ ðàçðóøåíèÿ ïîâåðõíîñòíîé íàíî-
òðóáíîé ñåòêè, à òàêæå ïîëó÷åííîãî â ðåçóëüòàòå òàêîé
îáðàáîòêè ìåëêîäèñïåðñíîãî ìàòåðèàëà ñ áîëüøèì ñî-
äåðæàíèåì ÌÓÍÒ. Íà ýòèõ îáðàçöàõ èçìåðåíà ìàãíèò-
íàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü â øèðîêîì äèàïàçîíå òåìïåðà-
òóð, à òàêæå ïðîâåäåíî ñðàâíèòåëüíîå èññëåäîâàíèå
ñïåêòðîâ ßÌÐ 13Ñ ïðè 4,2 Ê. Äëÿ óòî÷íåíèÿ çíàêà è
âåëè÷èíû àíèçîòðîïèè âîñïðèèì÷èâîñòè ÌÓÍÒ ïðî-
àíàëèçèðîâàíà ôîðìà ïîëó÷åííîãî ñïåêòðà ßÌÐ íå-
îðèåíòèðîâàííîãî íàíîòðóáíîãî îáðàçöà, à òàêæå
èññëåäîâàíû ñïåêòðû ßÌÐ êîìïîçèòíûõ îáðàçöîâ,
ïðåäñòàâëÿþùèõ ñîáîé ïîëèìåðíóþ ìàòðèöó ñ ÷àñòè÷-
íî îðèåíòèðîâàííûìè íàíîòðóáêàìè.
Îáðàçöû è ìåòîäèêà èçìåðåíèé
 ðàáîòå èñïîëüçîâàëèñü óãëåðîäíûå êàòîäíûå äå-
ïîçèòû, ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå ýëåêòðîäóãîâîãî
ñèíòåçà â ãåëèåâîé àòìîñôåðå (ñì. ïåðâûå ðàáîòû
[16,22], à òàêæå ññûëêè íà òåõíîëîãè÷åñêèå ðàáîòû â
îáçîðàõ [23,24]). Îäíèì èç ïðåèìóùåñòâ ýòîãî ìåòîäà
ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî, â îòëè÷èå îò äðóãîãî ðàñïðîñòðàíåí-
íîãî ìåòîäà ïðèãîòîâëåíèÿ ÌÓÍÒ — òåðìè÷åñêîãî
ðàçëîæåíèÿ óãëåâîäîðîäîâ â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòî-
ðà (íèêåëü, æåëåçî) [23,24], ïðè ýëåêòðîäóãîâîì ñèí-
òåçå óäàåòñÿ ïîëó÷èòü äîñòàòî÷íî ÷èñòûé ïî ìàãíèò-
íûì ïðèìåñÿì óãëåðîäíûé ìàòåðèàë, îáùàÿ ÷èñòîòà
êîòîðîãî îïðåäåëÿåòñÿ ÷èñòîòîé óãëåðîäíûõ ýëåêòðî-
äîâ è óñëîâèé ïðîâåäåíèÿ ñàìîãî ñèíòåçà. Èññëåäî-
âàííûå íàìè îáðàçöû äåïîçèòîâ áûëè ïðèãîòîâëåíû
À.Ï. Ìîðàâñêèì ïðè ïàðàìåòðàõ ñèíòåçà (äàâëåíèå
ãåëèÿ, ñèëà òîêà, ñêîðîñòü ïåðåìåùåíèÿ àíîäà), ñîîò-
âåòñòâóþùèõ, ïî äàííûì [17], ìàêñèìàëüíîìó âûõî-
äó ìíîãîñëîéíûõ óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê. Ñîãëàñíî
äàííûì èçãîòîâèòåëÿ, ñîäåðæàíèå ÌÓÍÒ â ýòèõ äåïî-
çèòàõ íå ìåíåå 30%.
Îáðàçóþùèéñÿ â ðåçóëüòàòå ýëåêòðîäóãîâîãî ñèí-
òåçà êàòîäíûé äåïîçèò èìååò â ñâîåé öåíòðàëüíîé
ðûõëîé ÷àñòè (ïîä òâåðäîé âíåøíåé êîðîé) õîðîøî
âûðàæåííóþ êîëîí÷àòóþ ñòðóêòóðó (ðèñ. 1,à), ñîñòîÿ-
ùóþ èç îòäåëüíûõ ñëàáî ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé êî-
ëîíîê äèàìåòðîì 50–60 ìêì, îðèåíòèðîâàííûõ âäîëü
îñè ðîñòà äåïîçèòà. Ñîãëàñíî [17], ìíîãîñëîéíûå íà-
íîòðóáêè â âèäå äîñòàòî÷íî ãóñòîé ìíîãîñâÿçíîé íà-
íîòðóáíîé ñåòêè íàõîäÿòñÿ íà ïîâåðõíîñòè êîëîíîê
è â âèäå ðàçðåæåííîé ìíîãîñâÿçíîé ñåòêè — â ïðîñò-
ðàíñòâå ìåæäó íèìè. Ïðè ýòîì ïåðåïëåòåííûå íà ïî-
âåðõíîñòè êîëîíîê íàíîòðóáêè îðèåíòèðîâàíû äîñòà-
òî÷íî õàîòè÷íî è ïðåèìóùåñòâåííî ïîä óãëàìè
45–75° ê îñè êîëîíîê. Áîëåå ïëîòíàÿ ñåðäöåâèíà êîëî-
íîê ñîñòîèò èç ñìåñè íàíîòðóáîê, ïîëèýäðè÷åñêèõ
óãëåðîäíûõ íàíî÷àñòèö è ãðàôèòîâûõ ÷àñòèö. Ñòðîå-
íèå îòäåëüíîé óãëåðîäíîé êîëîíêè ñõåìàòè÷åñêè ïî-
êàçàíî íà ðèñ. 1,á.
Îáðàáîòêà óãëåðîäíûõ êîëîíîê äëÿ óäàëåíèÿ íà-
íîòðóáíîé ñåòêè è ïîëó÷åíèÿ ìåëêîäèñïåðñíîãî íà-
íîòðóáíîãî ìàòåðèàëà ïðîâîäèëàñü â ýòèëîâîì ñïèðòå
ñ ïîìîùüþ óëüòðàçâóêîâîé âàííû (ìîùíîñòü 100 Âò,
îáúåì 1 ë, ÷àñòîòà 27 êÃö). Õàðàêòåðíîå âðåìÿ îáðàáîò-
êè ñîñòàâëÿëî 10–15 ìèí, ïðè ýòîì ïîëó÷àëàñü áûñòðî
êîàãóëèðóþùàÿ âçâåñü, êîòîðàÿ çàòåì îòäåëÿëàñü è âû-
ñóøèâàëàñü, à íåðàçáèòûå êîëîíêè âûïàäàëè â îñàäîê.
Ïîëó÷àåìûé ïîñëå âûñóøèâàíèÿ âçâåñè ìåëêîäèñïåð-
ñíûé ïîðîøîê èìåë ñóùåñòâåííî áîëüøåå ñîäåðæàíèå
ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðóáîê ïî ñðàâíåíèþ ñ èñõîäíûì
ìàòåðèàëîì, òàê êàê â ðåçóëüòàòå îáðàáîòêè êîëîíîê
óëüòðàçâóêîì ïðîèñõîäèò ïðåèìóùåñòâåííî ðàçðóøå-
íèå íàíîòðóáíîé ñåòêè íà èõ ïîâåðõíîñòè [13].
Âûïàâøèå â îñàäîê óãëåðîäíûå êîëîíêè î÷èùà-
ëèñü îò îñòàòêîâ ìåëêîäèñïåðñíîé ôðàêöèè ñ ïî-
ìîùüþ äîïîëíèòåëüíîé îáðàáîòêè óëüòðàçâóêîì è
òàêæå âûñóøèâàëèñü. Äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ îáðàçöîâ ñ
îðèåíòèðîâàííûìè íàíîòðóáêàìè ìåëêîäèñïåðñíûé
ïîðîøîê òùàòåëüíî ïåðåìåøèâàëñÿ ñ êëååì ÁÔ-2 â
166 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 2
Å.Ã. Íèêîëàåâ, Î.Å. Îìåëüÿíîâñêèé, Â.Ñ. Ïðóäêîâñêèé, À.Â. Ñàäàêîâ, Â.È. Öåáðî
1
2
à á
Ðèñ. 1. a — Èçîáðàæåíèå êîëîí÷àòîé ñòðóêòóðû âíóòðåí-
íåé ÷àñòè êàòîäíîãî äåïîçèòà, ïîëó÷åííîå ñ ïîìîùüþ
ñêàíèðóþùåãî ýëåêòðîííîãî ìèêðîñêîïà, ðàçìåð ïîêàçàí-
íîé îáëàñòè 2�2 ìì
2
(èç ðàáîòû [17]). á — Ñòðîåíèå îò-
äåëüíîé óãëåðîäíîé êîëîíêè: 1 — íàíîòðóáíàÿ ñåòêà íà
ïîâåðõíîñòè êîëîíêè; 2 — ïëîòíàÿ ñåðäöåâèíà êîëîíêè.
òå÷åíèå 10 ìèí òàêæå ñ èñïîëüçîâàíèåì óëüòðàçâóêî-
âîé âàííû. Ïîëó÷åííàÿ ñìåñü ðàñïðåäåëÿëàñü òîíêèì
ñëîåì íà ðåçèíîâîé ïëåíêå, êîòîðàÿ ðàñòÿãèâàëàñü â
3–5 ðàç ïîñëå ïîäñûõàíèÿ ñëîÿ. Ïîëó÷åííûå òàêèì
ñïîñîáîì îáðàçöû èìåëè ñîäåðæàíèå óãëåðîäíîãî ìà-
òåðèàëà îò 15 äî 19 % ïî îòíîøåíèþ ê ïîëíîìó âåñó
îáðàçöà.
Ñïåêòðû ßÌÐ áûëè ïîëó÷åíû ïðè 4,2 Ê â ïîëå
21,7 êÝ ñ èñïîëüçîâàíèåì èìïóëüñíîãî ôóðüå-ñïåê-
òðîìåòðà ñî ñâåðõïðîâîäÿùèì ìàãíèòîì. Ñëåäóåò îò-
ìåòèòü, ÷òî âñå èñïîëüçîâàííûå â ðàáîòå óãëåðîäíûå
îáðàçöû èìåëè åñòåñòâåííîå ñîäåðæàíèå èçîòîïà 13Ñ
1,1%. Ïîýòîìó îíè îáëàäàëè î÷åíü áîëüøèì âðåìå-
íåì ñïèí-ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè (ïîðÿäêà ìèëëèñåêóí-
äû), ÷òî ïîçâîëÿëî áåç òðóäà èçáàâèòüñÿ îò ñèãíàëà
óãëåðîäà â êëåå ÁÔ-2 è îò äðóãèõ ÷àñòåé äàò÷èêà ßÌÐ,
èñïîëüçóÿ áîëüøèå âðåìåíà çàäåðæêè ìåæäó ôîð-
ìèðóþùèìè ñïèíîâîå ýõî èìïóëüñàìè (äëÿ îðãàíè-
÷åñêèõ âåùåñòâ ñ áîëüøèì ñîäåðæàíèåì ïðîòîíîâ
õàðàêòåðíîå âðåìÿ ñïèí-ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè 13Ñ ñî-
ñòàâëÿåò ìåíüøå 100 ìêñ). Èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîé âîñ-
ïðèèì÷èâîñòè ïðîâîäèëèñü íà ÑÊÂÈÄ-ìàãíèòîìåòðå
MPMS-7 ôèðìû «Quantum Design».
Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ñïåêòðîâ ßÌÐ
óãëåðîäíûõ êîëîíîê è ìåëêîäèñïåðñíîãî
íàíîòðóáíîãî ìàòåðèàëà
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ òåìïåðà-
òóðíîé çàâèñèìîñòè ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè èñ-
õîäíûõ êîëîíîê, êîëîíîê, êîòîðûå îñòàëèñü íåðàçðó-
øåííûìè â ïðîöåññå óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêè, è
íàíîòðóáíîãî ïîðîøêà, ïîëó÷åííîãî íàìè â ðåçóëüòà-
òå äèñïåðãèðîâàíèÿ. Êàê âèäíî íà ðèñóíêå, îáà îáðàç-
öà êîëîíîê ïîêàçûâàþò ñõîäíûå ðåçóëüòàòû, à âîñïðè-
èì÷èâîñòü ïîðîøêà îêàçûâàåòñÿ ïðèìåðíî íà 30%
ìåíüøå. Õàðàêòåð òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè âîñ-
ïðèèì÷èâîñòè ñîâïàäàåò ñ ðàíåå îïóáëèêîâàííûìè
ðåçóëüòàòàìè [7–9,12,14,15], õîòÿ àáñîëþòíàÿ âåëè-
÷èíà âîñïðèèì÷èâîñòè â ðÿäå ñëó÷àåâ îòëè÷àåòñÿ, â
÷àñòíîñòè, îíà íà 20% áîëüøå, ÷åì â [14]. Íà ðèñ. 3
ïîêàçàíû ïîëó÷åííûå ïðè 4,2 Ê ñïåêòðû ßÌÐ 13Ñ òåõ
æå îáðàçöîâ, äëÿ êîòîðûõ íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû ðåçóëü-
òàòû èçìåðåíèÿ âîñïðèèì÷èâîñòè, à òàêæå ïîëó÷åí-
íûé íàìè ñïåêòð ãðàôèòîâîãî ïîðîøêà, êîòîðûé èñ-
ïîëüçîâàëñÿ â êà÷åñòâå ðåïåðà (ñì. íèæå). Êàê âèäíî,
âñå ñïåêòðû èìåþò õàðàêòåðíóþ àñèììåòðèþ ñ áîëåå
øèðîêèì êðûëîì â äèàìàãíèòíîé îáëàñòè. Íàèáîëåå
øèðîêèìè îêàçàëèñü ñïåêòðû èñõîäíûõ êîëîíîê è
êîëîíîê, êîòîðûå îñòàëèñü íåðàçáèòûìè â ïðîöåññå
óëüòðàçâóêîâîãî äèñïåðãèðîâàíèÿ, ïðè ýòîì êðàé
äèàìàãíèòíîãî êðûëà ýòèõ ñïåêòðîâ ñîîòâåòñòâóåò âå-
ëè÷èíå ñäâèãà ïðèìåðíî –2000 ppm. Ñïåêòð íàíî-
òðóáíîãî ïîðîøêà, ïîëó÷åííîãî â ðåçóëüòàòå óëüòðà-
çâóêîâîãî äèñïåðãèðîâàíèÿ, çàìåòíî ýæå (îñíîâíàÿ
÷àñòü äèàìàãíèòíîãî êðûëà çàêàí÷èâàåòñÿ îêîëî
–600 ppm, à çàòÿíóòûé «õâîñò» ìàëîé èíòåíñèâíîñòè,
ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàí ñ íåáîëüøèì êîëè÷åñòâîì
ïðèñóòñòâóþùèõ â îáðàçöå íåðàçáèòûõ êîëîíîê), îäíà-
êî ñóùåñòâåííî ïðåâûøàåò øèðèíó ñïåêòðà ãðàôèòà.
Îòìåòèì, ÷òî ïðàêòè÷åñêè òàêîé æå ñïåêòð íàáëþäà-
åòñÿ äëÿ òîãî æå ïîðîøêà â êëåå ÁÔ-2.
 ðàáîòå [20], ãäå ïðîâåäåí àíàëèç ðàçëè÷íûõ âêëà-
äîâ â ñäâèã ëèíèè ßÌÐ â ãðàôèòå íà îñíîâàíèè áîëü-
øîãî ÷èñëà îïóáëèêîâàííûõ äàííûõ, óêàçàíî, ÷òî äëÿ
îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ â óãëåðîäíîé ïëîñêîñòè
ñäâèã �ab ñîñòàâëÿåò 180 ppm, è ýòà âåëè÷èíà õàðàê-
òåðíà äëÿ áîëüøèíñòâà óãëåðîäíûõ ìàòåðèàëîâ ñ
sp2-ñâÿçüþ. Ýòîé îðèåíòàöèè ñîîòâåòñòâóåò ïèê ïî-
ðîøêîâîãî ñïåêòðà ãðàôèòà íà ðèñ. 3. Îïðåäåëÿþùèì
Èññëåäîâàíèå ìåòîäîì ßÌÐ ëîêàëüíûõ äèàìàãíèòíûõ ñâîéñòâ óãëåðîäíûõ ñòðóêòóð
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 2 167
0 100 200 300
Ò, Ê
–1,0
–2,0
–3,0
�
,
Ñ
Ã
Ñ
Ì
/ã
1
0
–
5
Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ìàãíèòíîé âîñïðèèì-
÷èâîñòè èñõîäíûõ óãëåðîäíûõ êîëîíîê (�), êîëîíîê ïîñ-
ëå ÓÇ îáðàáîòêè (�) è íàíîòðóáíîãî ìàòåðèàëà, ïîëó÷åí-
íîãî â ðåçóëüòàòå ÓÇ îáðàáîòêè (�). Ïîëå 20 êÝ, äèàïàçîí
òåìïåðàòóð 4,2–300 Ê.
–3000 –2000 –1000 0 1000 2000
Ñäâèã, ppm
f = 21,7 ÌÃö
Ò = 4,2 Ê
Ðèñ. 3. Ñïåêòðû ßÌÐ
13
Ñ èñõîäíûõ óãëåðîäíûõ êîëîíîê
(�), êîëîíîê ïîñëå ÓÇ îáðàáîòêè (�), íàíîòðóáíîãî ìàòå-
ðèàëà, ïîëó÷åííîãî â ðåçóëüòàòå ÓÇ îáðàáîòêè (�), è ïî-
ðîøêà ãðàôèòà (—).
â äàííîì ñëó÷àå ÿâëÿåòñÿ îðáèòàëüíûé ïàðàìàãíèò-
íûé âêëàä, ñâÿçàííûé ñ îðáèòàëüíîé âîñïðèèì÷èâîñ-
òüþ Âàí Ôëåêà.  ñëó÷àå îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ
ïåðïåíäèêóëÿðíî óãëåðîäíûì ñëîÿì (H||c) åäèíñòâåí-
íûì ñóùåñòâåííûì ÿâëÿåòñÿ äèàìàãíèòíûé âêëàä, êî-
òîðûé ñâÿçàí ñ òàê íàçûâàåìûì ïîëåì Ëîðåíòöà, îá-
óñëîâëåííûì ìàêðîñêîïè÷åñêîé íàìàãíè÷åííîñòüþ
ñðåäû. Êàê óæå îòìå÷àëîñü, â ãðàôèòå íàáëþäàåòñÿ
àíîìàëüíî áîëüøîé äèàìàãíåòèçì äëÿ H||c, ïðè÷èíà êî-
òîðîãî — îñîáåííîñòè åãî ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû (ìà-
ëàÿ ýôôåêòèâíàÿ ìàññà íîñèòåëåé è ñèëüíûå ìåæçîííûå
ýôôåêòû, âîçíèêàþùèå èç-çà òîãî, ÷òî óðîâåíü Ôåðìè
ðàñïîëîæåí âáëèçè âûðîæäåííîé òî÷êè êàñàíèÿ çîíû
ïðîâîäèìîñòè è âàëåíòíîé çîíû) [26].
Ïàðàìàãíèòíûé îðáèòàëüíûé âêëàä äëÿ ýòîé îðè-
åíòàöèè ïðåíåáðåæèìî ìàë. Äëÿ ñòðóêòóðû ãðàôèòà
âêëàä, ñâÿçàííûé ñ ïîëåì Ëîðåíòöà, âûðàæàåòñÿ ïðî-
ñòûì ñîîòíîøåíèåì �c = 4��cV [20], ãäå âîñïðèèì-
÷èâîñòü åäèíèöû îáúåìà �ñV ñâÿçàíà ñ âîñïðèèì÷è-
âîñòüþ åäèíèöû ìàññû ÷åðåç ïëîòíîñòü �cV = �c�.
Ìîæíî ïîïûòàòüñÿ èñïîëüçîâàòü òàêîé ïîäõîä äëÿ
îöåíêè ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ ëîêàëüíîé äèàìàã-
íèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè èç ïðèâåäåííûõ íà ðèñ. 3
ñïåêòðîâ ßÌÐ. Ïðè ýòîì ïîäðàçóìåâàåòñÿ, ÷òî äèà-
ìàãíèòíûé êðàé ñïåêòðà ñîîòâåòñòâóåò ëîêàëüíûì îá-
ëàñòÿì îáðàçöà, â êîòîðûõ ìàãíèòíîå ïîëå ïåðïåíäè-
êóëÿðíî óãëåðîäíûì ïëîñêîñòÿì, è íå ó÷èòûâàåòñÿ
ðàçìàãíè÷èâàþùèé ýôôåêò. Âû÷èñëèâ òàêèì îáðàçîì
ìàãíèòíóþ âîñïðèèì÷èâîñòü ýòèõ îáëàñòåé, ïîëó÷à-
åì, ÷òî äëÿ èñõîäíûõ è íåðàçáèòûõ óãëåðîäíûõ êîëî-
íîê ýòà âåëè÷èíà ñîñòàâëÿåò îêîëî –7·10–5 ÑÃÑÌ/ã.
Äëÿ ñðàâíåíèÿ îòìåòèì, ÷òî ïî äàííûì [10] çíà÷åíèÿ
âîñïðèèì÷èâîñòè ëó÷øèõ îáðàçöîâ êâàçèäâóìåðíîãî
ãðàôèòà �c = –8·10–5 ÑÃÑÌ/ã, ÷òî, ïî-âèäèìîìó, ÿâëÿ-
åòñÿ íàèáîëüøèì èçâåñòíûì çíà÷åíèåì äèàìàãíèò-
íîé âîñïðèèì÷èâîñòè ñðåäè ìîäèôèêàöèé ãðàôèòà.
Î òîì, ÷òî ñóùåñòâîâàíèå òàêèõ ñèëüíî äèàìàãíèò-
íûõ îáëàñòåé íèêàê íå ñâÿçàíî ñ ïîâåðõíîñòíîé íà-
íîòðóáíîé ñåòêîé â èññëåäîâàííûõ óãëåðîäíûõ êîëîí-
êàõ, ñâèäåòåëüñòâóþò ñëåäóþùèå ôàêòû. Âî-ïåðâûõ,
ñîãëàñíî íàøèì äàííûì, äèàìàãíåòèçì íàíîòðóáíîãî
ïîðîøêà, ïîëó÷åííîãî â ðåçóëüòàòå óëüòðàçâóêîâîé îá-
ðàáîòêè, ñóùåñòâåííî ìåíüøå äèàìàãíåòèçìà ñàìèõ
êîëîíîê (ñì. ðèñ. 2 è 3). Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â
ðåçóëüòàòå îáðàáîòêè óëüòðàçâóêîì èç-çà ðîñòà ÷èñëà
äåôåêòîâ ïðîèñõîäèò çíà÷èòåëüíîå óìåíüøåíèå äèà-
ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè íàíîòðóáîê è, ñîîòâåò-
ñòâåííî, ñóæåíèå ñïåêòðà. Îäíàêî â ýòîì ñëó÷àå äîë-
æíà èìåòü ìåñòî çàâèñèìîñòü øèðèíû ñïåêòðà îò
âðåìåíè îáðàáîòêè ìàòåðèàëà óëüòðàçâóêîì, êîòîðàÿ,
êàê ïîêàçàëè ñïåöèàëüíî ïðîâåäåííûå ýêñïåðèìåíòû,
îòñóòñòâóåò. Òàêèì îáðàçîì, ñîáñòâåííûé äèàìàãíå-
òèçì íàíîòðóáîê íå îáúÿñíÿåò îñîáåííîñòè äèàìàã-
íèòíûõ ñâîéñòâ êîëîíîê.
Âî-âòîðûõ, êîðîòêîçàìêíóòûå êîíòóðû, îáðàçîâà-
íèå êîòîðûõ âîçìîæíî â ïîâåðõíîñòíîé íàíîòðóáíîé
ñåòêå, òàêæå íå ìîãóò áûòü ïðè÷èíîé ñèëüíîãî äèà-
ìàãíåòèçìà â óãëåðîäíûõ êîëîíêàõ. Èíäóöèðóåìûå â
òàêèõ êîíòóðàõ òîêè, êàçàëîñü áû, ìîãóò áûòü îòâåò-
ñòâåííû è çà áîëüøîå çíà÷åíèå ñðåäíåé âîñïðèèì-
÷èâîñòè, è çà íàáëþäàåìîå çàòÿíóòîå äèàìàãíèòíîå
êðûëî ñïåêòðîâ ßÌÐ ýòèõ îáúåêòîâ. Êàê ïîêàçàíî â
ðàáîòå [13], ïîâåðõíîñòíàÿ íàíîòðóáíàÿ ñåòêà ðàçðó-
øàåòñÿ â ðåçóëüòàòå îáðàáîòêè êîëîíîê óëüòðàçâóêîì.
Ïðè ýòîì èç-çà åå ðàçðóøåíèÿ îñòàâøèåñÿ êîëîíêè,
êàê è ïîëó÷åííûé â ðåçóëüòàòå íàíîòðóáíûé ìàòå-
ðèàë, äîëæíû áûëè áû èìåòü çàìåòíî áîëåå óçêèé
ñïåêòð è ìåíüøåå çíà÷åíèå ïîëíîé âîñïðèèì÷èâîñòè.
Îäíàêî èç íàøèõ äàííûõ ñëåäóåò, ÷òî ïîñëå óëüòðà-
çâóêîâîé îáðàáîòêè ñïåêòð êîëîíîê îñòàåòñÿ òàêèì
æå øèðîêèì è ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü ïðàêòè-
÷åñêè íå ìåíÿåò ñâîþ âåëè÷èíó.
Òàêèì îáðàçîì, îñòàåòñÿ åäèíñòâåííàÿ âîçìîæ-
íîñòü ñâÿçàòü ñèëüíûé äèàìàãíåòèçì ñ ñåðäöåâèíîé
óãëåðîäíûõ êîëîíîê, êîòîðàÿ íå ðàçðóøàåòñÿ â ðåçóëü-
òàòå óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêè. Ïî äàííûì [13], ñåðä-
öåâèíà êîëîíîê ñîñòîèò ãëàâíûì îáðàçîì èç ÷àñòèö
òóðáîñòðàòíîãî ãðàôèòà (â êîòîðîì îòñóòñòâóåò êîð-
ðåëÿöèÿ ìåæäó ñîñåäíèìè óãëåðîäíûìè ñëîÿìè) ðàç-
ìåðîì ïîðÿäêà îäíîãî ìèêðîíà, êîòîðûå, ïî ìíåíèþ
àâòîðà ýòîé ðàáîòû, è îòâåòñòâåííû çà ñèëüíûé äèà-
ìàãíåòèçì. Êàê ïîêàçàëè ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñ-
êèå èññëåäîâàíèÿ [17], â ñîñòàâ ñåðäöåâèíû êîëîíîê
êðîìå ÷àñòèö ãðàôèòà âõîäÿò òàêæå íàíîòðóáêè è ìíî-
ãîñëîéíûå óãëåðîäíûå ïîëèýäðû, ñîîòíîøåíèå ìåæäó
êîòîðûìè çàâèñèò îò óñëîâèé ýëåêòðîäóãîâîãî ñèíòåçà.
Ìîæíî ïîëàãàòü, ÷òî â íàøåì ñëó÷àå äèàìàãíèòíûå
ñâîéñòâà êîëîíîê îïðåäåëÿåò îáðàçóþùèé ñåðäöåâèíó
äîñòàòî÷íî ïëîòíûé êîíãëîìåðàò ãðàôèòîâûõ ÷àñòèö,
óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê è ìíîãîñëîéíûõ ïîëèýäðîâ,
êîòîðûé íå ðàçðóøàåòñÿ äàæå ïîñëå äëèòåëüíîé
óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêè. Íå èñêëþ÷åíî, ÷òî â ýòîì
êîíãëîìåðàòå íàíîòðóáêè îáðàçóþò çàìêíóòûå êîíòó-
ðû, äàþùèå ñâîé âêëàä â äèàìàãíåòèçì.
Àíèçîòðîïèÿ ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè
ìíîãîñëîéíûõ óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê
Äëÿ ðàññìîòðåíèÿ ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè ìíîãî-
ñëîéíîé óãëåðîäíîé íàíîòðóáêè â íàñòîÿùåé ðàáîòå
áûëè èñïîëüçîâàíû ïðîñòûå ïðåäñòàâëåíèÿ î ëîêàëü-
íîé íàìàãíè÷åííîñòè ýòîãî îáúåêòà, îñíîâàííûå íà
ìîäåëè êâàçèäâóìåðíîãî ãðàôèòà [10] è ðàíåå èñïîëü-
çîâàííûå â [14]. Â ðàìêàõ ýòèõ ïðåäñòàâëåíèé äèàìàã-
íåòèçì ìàêñèìàëåí â îáëàñòÿõ íàíîòðóáêè, â êîòîðûõ
ìàãíèòíîå ïîëå ïåðïåíäèêóëÿðíî óãëåðîäíûì ñëîÿì,
è ìèíèìàëåí äëÿ îáëàñòåé, â êîòîðûõ ïîëå ëåæèò
â ïëîñêîñòè ñëîåâ. Ïîýòîìó íàìàãíè÷åííîñòü íàíî-
òðóáêè â öåëîì äîëæíà áûòü ìèíèìàëüíà äëÿ íàïðàâ-
168 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 2
Å.Ã. Íèêîëàåâ, Î.Å. Îìåëüÿíîâñêèé, Â.Ñ. Ïðóäêîâñêèé, À.Â. Ñàäàêîâ, Â.È. Öåáðî
ëåíèÿ ïîëÿ âäîëü åå îñè. Ñïåêòð ßÌÐ òàêîé òðóáêè áó-
äåò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé óçêóþ ëèíèþ ñî ñäâèãîì �ab.
 ñëó÷àå ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïåðïåíäèêóëÿðíîãî îñè íà-
íîòðóáêè, íàìàãíè÷åííîñòü ñóùåñòâåííî íåîäíîðîä-
íî ðàñïðåäåëåíà ïî ñå÷åíèþ. Íà âñòàâêå íà ðèñ. 4
óñëîâíî ïîêàçàíî ñå÷åíèå ìíîãîñëîéíîé óãëåðîäíîé
íàíîòðóáêè. Òåìíûå è ñâåòëûå îáëàñòè ñîîòâåòñòâóþò
ìàêñèìàëüíîé è ìèíèìàëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè äëÿ
òàêîé îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ñïåêòð ßÌÐ â
ýòîì ñëó÷àå áåç ó÷åòà äðóãèõ èñòî÷íèêîâ óøèðåíèÿ
áóäåò ðàñïîëàãàòüñÿ â ïðåäåëàõ îò �c äî �ab.
 ðàìêàõ òàêîãî ïðîñòîãî ïîäõîäà íàìè áûëî ïðî-
âåäåíî ìîäåëèðîâàíèå ôîðìû ñïåêòðà ïîðîøêîâîãî
íàíîòðóáíîãî îáðàçöà. Ïîñêîëüêó áëèæàéøåå îêðó-
æåíèå óãëåðîäíîãî àòîìà â íàíîòðóáêå ñ÷èòàåòñÿ òà-
êèì æå, êàê â êâàçèäâóìåðíîì ãðàôèòå, âåëè÷èíà àíè-
çîòðîïíîãî ñäâèãà äëÿ êàæäîãî àòîìà îïðåäåëÿåòñÿ
óãëîì ìåæäó íàïðàâëåíèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ è ëî-
êàëüíîé íîðìàëüþ ê óãëåðîäíîìó ñëîþ â ìåñòå íà-
õîæäåíèÿ àòîìà. Èñõîäÿ èç ýòîãî áûëà ðàññ÷èòàíà
ôîðìà ëèíèè îòäåëüíîé íàíîòðóáêè äëÿ ïðîèçâîëüíî-
ãî óãëà ìåæäó îñüþ íàíîòðóáêè è íàïðàâëåíèåì ìàã-
íèòíîãî ïîëÿ, à çàòåì ïóòåì ñóììèðîâàíèÿ îòäåëüíûõ
ñïåêòðîâ äëÿ ðàçíûõ óãëîâ ðàññ÷èòàí ïîðîøêîâûé
ñïåêòð â ïðåäïîëîæåíèè ðàâíîé âåðîÿòíîñòè âñåõ âîç-
ìîæíûõ íàïðàâëåíèé îñåé íàíîòðóáîê. Íà ðèñ. 4
ïîêàçàíû ðàñ÷åòíûå ñïåêòðû áåç ó÷åòà è ñ ó÷åòîì äî-
ïîëíèòåëüíîãî ãàóññîâîãî óøèðåíèÿ â ñðàâíåíèè ñ
ïðèâåäåííûì íà ðèñ. 3 ýêñïåðèìåíòàëüíûì ñïåêòðîì
îáðàçöà ñ áîëüøèì ñîäåðæàíèåì íàíîòðóáîê. Â ðå-
çóëüòàòå ïîäãîíêè ïî ìåòîäó íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ
ïîëó÷åíû ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû ðàñ÷åòíîãî ñïåêòðà:
�ab = (180±20) ppm, �c = –(390±20) ppm, � = (115±10) ppm
(âåëè÷èíà äîïîëíèòåëüíîãî ãàóññîâîãî óøèðåíèÿ).
 ðàìêàõ èñïîëüçîâàííîé ìîäåëè íàìàãíè÷åííîñòè
ìíîãîñëîéíîé íàíîòðóáêè õàðàêòåð ìàãíèòíîé àíèçî-
òðîïèè çàäàí îäíîçíà÷íî. Ïîýòîìó ñ öåëüþ íåçàâèñè-
ìîé ïðîâåðêè ýòîé ìîäåëè áûëè âûïîëíåíû ýêñïåðè-
ìåíòû ßÌÐ íà êîìïîçèòíûõ îáðàçöàõ, â êîòîðûõ
íàíîòðóáêè îðèåíòèðîâàëèñü â êëåå ÁÔ-2 çà ñ÷åò ðàñòÿ-
ãèâàíèÿ ñìåñè íà ðåçèíîâîé ïëåíêå â íàïðàâëåíèè ðàñ-
òÿæåíèÿ. Íà ðèñ. 5,à ïîêàçàíû íîðìèðîâàííûå ïî àì-
ïëèòóäå ñïåêòðû äëÿ äâóõ îðèåíòàöèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ,
ïîëó÷åííûå íà îäíîì èç òàêèõ îáðàçöîâ. Êàê âèäíî íà
ðèñóíêå, èç-çà íåâûñîêîé ñòåïåíè îðèåíòàöèè è ïðèñóò-
ñòâèÿ â îáðàçöàõ êðîìå íàíîòðóáîê íåêîòîðîãî êîëè÷åñ-
òâà äðóãèõ óãëåðîäíûõ ÷àñòèö îòëè÷èå ñïåêòðîâ äëÿ
äâóõ íàïðàâëåíèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ íåáîëüøîå, õîòÿ è
âïîëíå çàìåòíîå. Òàê, ñïåêòðû äëÿ íàïðàâëåíèÿ ìàãíèò-
íîãî ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè îðèåíòàöèè îêàçûâàþò-
ñÿ íåñêîëüêî øèðå, ïðè÷åì èõ ëåâîå êðûëî óøèðåíî çà-
ìåòíî ñèëüíåå ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðàâûì.
Èññëåäîâàíèå ìåòîäîì ßÌÐ ëîêàëüíûõ äèàìàãíèòíûõ ñâîéñòâ óãëåðîäíûõ ñòðóêòóð
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 2 169
Í
�ñ �ab
– 0015 – 0001 – 005 0 500 1000
Ñäâèã, ppm
Ðèñ. 4. Ýêñïåðèìåíòàëüíûé ñïåêòð ßÌÐ
13
Ñ íåîðèåíòèðî-
âàííîãî íàíîòðóáíîãî óãëåðîäíîãî ìàòåðèàëà (�) è ñèìó-
ëÿöèÿ áåç ó÷åòà (—) è ñ ó÷åòîì (�) óøèðåíèÿ. Íà âñòàâêå
— ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ðàñïðåäåëåíèÿ íàìàãíè÷åí-
íîñòè ïî ñå÷åíèþ ìíîãîñëîéíîé óãëåðîäíîé íàíîòðóáêè â
ïîïåðå÷íîì ìàãíèòíîì ïîëå (ñì. òåêñò).
–2000 –1000 0 1000 2000
Ñäâèã, ppm
à
á
Ðèñ. 5. Ñïåêòðû ßÌÐ
13
Ñ íàíîòðóáíîãî óãëåðîäíîãî ìàòå-
ðèàëà â ÁÔ-2, îðèåíòèðîâàííîãî çà ñ÷åò ðàñòÿãèâàíèÿ íà
ðåçèíîâîé ïëåíêå; à — ýêñïåðèìåíò: íàïðàâëåíèå îðèåí-
òàöèè ïàðàëëåëüíî (�) è ïåðïåíäèêóëÿðíî (�) H; á — ìî-
äåëèðîâàíèå: íàïðàâëåíèå îðèåíòàöèè ïàðàëëåëüíî (—)
è ïåðïåíäèêóëÿðíî (�) H.
Ìîäåëèðîâàíèå ñïåêòðîâ îðèåíòèðîâàííûõ îáðàç-
öîâ ïðîâåäåíî ñ èñïîëüçîâàíèåì ñëåäóþùèõ ñîîáðà-
æåíèé. Íåîðèåíòèðîâàííûé íàíîòðóáíûé îáðàçåö
ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ìíîæåñòâî îäèíàêîâûõ íà-
íîòðóáîê, ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåííûõ ïî íåêîòîðîé
ñôåðå ïåðïåíäèêóëÿðíî åå ïîâåðõíîñòè. Äëÿ ÷àñòè÷-
íî îðèåíòèðîâàííîãî îáðàçöà ýòà ñôåðà áûëà çàìåíå-
íà ñïëþñíóòûì ýëëèïñîèäîì âðàùåíèÿ, ìàëàÿ îñü
êîòîðîãî ñîîòâåòñòâóåò íàïðàâëåíèþ îðèåíòàöèè. Ïî-
íÿòíî, ÷òî â ðåçóëüòàòå òàêîé äåôîðìàöèè ðàñòåò ÷èñ-
ëî íàíîòðóáîê ñ íàïðàâëåíèåì îñè, áëèçêèì ê ìàëîé
îñè ýëëèïñîèäà. Íà ðèñ. 5,á ïîêàçàíû ðàñ÷åòíûå ñïåê-
òðû äëÿ íàïðàâëåíèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïåðïåíäèêó-
ëÿðíî è ïàðàëëåëüíî îñè îðèåíòàöèè äëÿ îòíîøåíèÿ
îñåé ýëëèïñîèäà, ðàâíîãî 1,2. Êàê âèäíî íà ðèñóíêå,
ýòà ïðîñòàÿ ìîäåëü óäîâëåòâîðèòåëüíî îïèñûâàåò
ýêñïåðèìåíòàëüíûå ñïåêòðû îðèåíòèðîâàííîãî îá-
ðàçöà, íåñìîòðÿ íà îòìå÷åííûé âûøå ìàëûé ýôôåêò
îðèåíòàöèè. Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî ïîëàãàòü, ÷òî èñ-
ñëåäîâàíèå ñïåêòðîâ ßÌÐ îðèåíòèðîâàííûõ îáðàç-
öîâ ÌÓÍÒ ïîäòâåðäèëî èñõîäíîå ïðåäïîëîæåíèå î
òîì, ÷òî íàìàãíè÷åííîñòü íàíîòðóáîê ìàêñèìàëüíà
äëÿ íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî
îñè òðóáêè è ìèíèìàëüíà â ñëó÷àå ïîëÿ, íàïðàâëåííî-
ãî âäîëü îñè.
Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå �c = –(390±20) ppm
è âûðàæåíèå äëÿ ïîëÿ Ëîðåíòöà �c = 4��cV, ìîæíî îöå-
íèòü çíà÷åíèå ëîêàëüíîé âîñïðèèì÷èâîñòè äëÿ îáëàñ-
òåé, ãäå ìàãíèòíîå ïîëå ïåðïåíäèêóëÿðíî ñëîÿì,
� �
NMR = – (1,4±0,1)·10–5 ÑÃÑÌ/ã.  êà÷åñòâå ëîêàëüíîé
âîñïðèèì÷èâîñòè îáëàñòåé, ãäå ïîëå ïàðàëëåëüíî ñëî-
ÿì, âîçüìåì ñîîòâåòñòâóþùåå çíà÷åíèå äëÿ ãðàôèòà
�ab = – 0,4·10–6 ÑÃÑÌ/ã. Î÷åâèäíî, ÷òî â ðàìêàõ ïðèíÿ-
òîé ìîäåëè âîñïðèèì÷èâîñòü íàíîòðóáêè äëÿ ïîëÿ
âäîëü åå îñè �|| áóäåò èìåòü òî æå çíà÷åíèå, à âîñïðè-
èì÷èâîñòü íàíîòðóáêè äëÿ ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî åå
îñè ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïî ôîðìóëå � �� � NMR
c
NMR(
�
ab
/) 2, ÷òî äàåò âåëè÷èíó – (7±0,5)·10–6 ÑÃÑÌ/ã.
Ñîîòâåòñòâåííî, óñðåäíåííàÿ ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì
âîñïðèèì÷èâîñòü � � �aver
NMR
c
NMR
ab
/� ( )2 3 áóäåò ðàâ-
íà –(5±0,5)·10–6 ÑÃÑÌ/ã. Èçìåðåííàÿ íà ÑÊÂÈÄ-ìàã-
íèòîìåòðå ìàêðîñêîïè÷åñêàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü íå-
îðèåíòèðîâàííîãî íàíîòðóáíîãî îáðàçöà �aver ïðè
4,2 Ê ñîñòàâëÿåò –(1,75±0,05)·10–5 ÑÃÑÌ/ã. Èç ýòîé
âåëè÷èíû â ðàìêàõ èñïîëüçóåìîé ìîäåëè ìîæíî òàê-
æå ïîëó÷èòü ñîîòâåòñòâóþùèå çíà÷åíèÿ âîñïðèèì÷è-
âîñòè: �ñ = 3�aver – 2�ab = –(5,17±0,15)
10–5 ÑÃÑÌ/ã,
�� = (�c + �ab)/2 = –(2,61±0,08)
10–5 ÑÃÑÌ/ã. Êàê âèä-
íî, âñå ýòè çíà÷åíèÿ â 3,5 ðàçà ïðåâûøàþò ïðèâåäåí-
íûå âûøå ñîîòâåòñòâóþùèå îöåíêè, ïîëó÷åííûå
èç àíàëèçà ñïåêòðà ßÌÐ.  çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè òà-
êóþ áîëüøóþ ðàçíèöó ìîæíî ïðèïèñàòü ýôôåêòó ðàç-
ìàãíè÷èâàíèÿ. Ïðè÷èíà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ðàçìàã-
íè÷èâàþùåå ïîëå íå îêàçûâàåò çàìåòíîãî âëèÿíèÿ íà
ìàêðîñêîïè÷åñêóþ íàìàãíè÷åííîñòü M â ñëó÷àå âîñ-
ïðèèì÷èâîñòè ìíîãî ìåíüøå åäèíèöû â ñîîòâåòñòâèè ñ
ôîðìóëîé M = �VH/(1 + D�V) (D — ðàçìàãíè÷èâàþùèé
ôàêòîð), íî äàåò ñóùåñòâåííûé âêëàä â óìåíüøåíèå
îïðåäåëÿåìîãî ñ ïîìîùüþ ßÌÐ ëîêàëüíîãî ïîëÿ, òàê
êàê âõîäèò â íåãî àääèòèâíî. Åñëè â íàøåì ñëó÷àå ââåñ-
òè ýôôåêòèâíûé ðàçìàãíè÷èâàþùèé ôàêòîð äëÿ îáëàñ-
òè ìàêñèìàëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè D /c
NMR
ceff � �1 � � ,
òî åãî îöåíêà äàåò âåëè÷èíó 0,73. Ýòà âåëè÷èíà ëåæèò
ìåæäó çíà÷åíèÿìè D = 1, ðàçìàãíè÷èâàþùåãî ôàêòî-
ðà äëÿ òîíêîé ïëàñòèíû, ðàñïîëîæåííîé ïîïåðåê
ïîëÿ, è D = 1/2, ðàçìàãíè÷èâàþùåãî ôàêòîðà äëÿ
îäíîðîäíî íàìàãíè÷åííîãî äëèííîãî öèëèíäðà, ïåð-
ïåíäèêóëÿðíîãî ïîëþ. Êàê óæå îòìå÷àëîñü, ìíîãîñëîé-
íàÿ óãëåðîäíàÿ íàíîòðóáêà, ðàñïîëîæåííàÿ ïåðïåíäèêó-
ëÿðíî ïîëþ, íàìàãíè÷åíà ñóùåñòâåííî íåîäíîðîäíî
(ñì. âñòàâêó íà ðèñ. 4). Â ñâÿçè ñ ýòèì ñëåäóåò îòìåòèòü,
÷òî, ñîãëàñíî ðàñ÷åòàì [27,28], âîñïðèèì÷èâîñòü îä-
íîñëîéíîé íàíîòðóáêè ïðîïîðöèîíàëüíà ðàäèóñó è ïî-
ýòîìó âíåøíèå ñëîè íàìàãíè÷åíû çàìåòíî ñèëüíåå
âíóòðåííèõ, ÷òî äåëàåò îáëàñòü ìàêñèìàëüíîé íàìàãíè-
÷åííîñòè áîëåå ïëîñêîé, òåì ñàìûì äîïîëíèòåëüíî óâå-
ëè÷èâàÿ ðàçìàãíè÷èâàþùåå ïîëå.
Ïîëó÷åííûå â íàñòîÿùåé ðàáîòå çíà÷åíèÿ ìàãíèòíîé
âîñïðèèì÷èâîñòè ìíîãîñëîéíûõ óãëåðîäíûõ íàíîòðó-
áîê ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ è åå àíèçîòðîïèè âìåñòå ñ
äàííûìè äðóãèõ àâòîðîâ ïðèâåäåíû â òàáëèöå.
Èñòî÷íèê
�||,
10
–5
ÑÃÑÌ/ã
���
10
–5
ÑÃÑÌ/ã
�|| – ���
10
–5
ÑÃÑÌ/ã
Äàííûå íàñòîÿùåé
ðàáîòû
–0,04* –2,61 2,57
X.K. Wang et al. [11] –2,4 –1,75 –0,55
O. Chauvet et al. [12] –1,1 –0,65 –0,45
À.Ñ. Êîòîñîíîâ [14] –0,03 –2,75 2,72
F. Tsui et al. [18] –0,2 –0,3 0,1
M. Fujiwara et al. [29] — — 0,07
J.P. Lu [27] –0,33 –1,67 1,34
H. Ajiki et al. [28] –0,46 –2,02 1,56
*Çíà÷åíèå äëÿ ãðàôèòà.
Êàê óæå îòìå÷àëîñü âî ââåäåíèè, áîëüøèíñòâî ðå-
çóëüòàòîâ ñóùåñòâåííî ðàñõîäÿòñÿ ìåæäó ñîáîé êàê
ïî âåëè÷èíå, òàê è ïî çíàêó. Êîììåíòèðóÿ ýòè äàííûå,
îòìåòèì ñëåäóþùåå.  [11] èññëåäîâàëàñü ôàêòè÷åñ-
êè ñîâîêóïíîñòü îðèåíòèðîâàííûõ óãëåðîäíûõ êîëî-
íîê èç âíóòðåííåé ÷àñòè êàòîäíûõ äåïîçèòîâ. Ðàñõîæ-
äåíèå ñ áîëüøèíñòâîì äðóãèõ ðàáîò â ýòîì ñëó÷àå
ñâÿçàíî ñ íåïðàâèëüíûì ïðåäñòàâëåíèåì àâòîðîâ îá
170 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 2
Å.Ã. Íèêîëàåâ, Î.Å. Îìåëüÿíîâñêèé, Â.Ñ. Ïðóäêîâñêèé, À.Â. Ñàäàêîâ, Â.È. Öåáðî
îðèåíòàöèè íàíîòðóáîê â êîëîíêàõ. Â ðàáîòå [12] òàê
æå, êàê è â [11], ïîëó÷åí çíàê àíèçîòðîïèè âîñïðèèì-
÷èâîñòè, ïðîòèâîïîëîæíûé äàííûì âñåõ ïîñëåäóþ-
ùèõ ðàáîò. Ïðè÷èíû òàêîãî ðàñõîæäåíèÿ íåïîíÿòíû.
Äàííûå ðàáîòû [18] ïî èññëåäîâàíèþ íàíîòðóáîê,
îðèåíòèðîâàííûõ â ïîëèìåðíîé ìàòðèöå, è ðàáîòû
[29], â êîòîðîé îöåíêà ðàçíèöû � �|| � � ïîëó÷åíà èç
àíàëèçà ðåçóëüòàòîâ îðèåíòàöèè ìíîãîñëîéíûõ íà-
íîòðóáîê â ìàãíèòíîì ïîëå, ñîâïàäàþò ïî çíàêó, íî
ñóùåñòâåííî ìåíüøå ïîëó÷åííîãî â íàñòîÿùåé ðàáî-
òå çíà÷åíèÿ � �|| � � = (2,57±0,08)·10–5 ÑÃÑÌ/ã. Íà ðå-
çóëüòàòû [18] ìîãëà ïîâëèÿòü òî÷íîñòü ó÷åòà âêëàäîâ
â ñóììàðíóþ âîñïðèèì÷èâîñòü ïîëèìåðíîé ìàòðèöû,
à òàêæå ïðàâèëüíîñòü âûáîðà ôóíêöèè óãëîâîãî ðàñ-
ïðåäåëåíèÿ íàíîòðóáîê. ×òî êàñàåòñÿ [29], òî ïðîâî-
äèòü êîëè÷åñòâåííîå ñðàâíåíèå íàøèõ ðåçóëüòàòîâ ñ
äàííûìè ýòîé ðàáîòû çàòðóäíèòåëüíî, òàê êàê îíè îò-
íîñÿòñÿ ê êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå.
Êàê âèäíî èç òàáëèöû, íàøè ðåçóëüòàòû íàèëó÷-
øèì îáðàçîì ñîãëàñóþòñÿ ñ äàííûìè Êîòîñîíîâà
[14], ïîëó÷åííûìè íà îñíîâå ñîâìåñòíîãî àíàëèçà
òåêñòóðû îáðàçöîâ èç âíóòðåííåé ÷àñòè êàòîäíîãî
äåïîçèòà è àíèçîòðîïèè èõ ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ. Òåì
íå ìåíåå òàêîå ñîãëàñèå ïðåäñòàâëÿåòñÿ íåñêîëüêî
óäèâèòåëüíûì, òàê êàê ïî äàííûì, ïîëó÷åííûì â
íàñòîÿùåé ðàáîòå, ñâîéñòâà óãëåðîäíûõ êîëîíîê èç
âíóòðåííåé ÷àñòè äåïîçèòà çàìåòíî îòëè÷àþòñÿ îò
ñâîéñòâ ìåëêîäèñïåðñíîãî íàíîòðóáíîãî ìàòåðèàëà.
Ïî óòâåðæäåíèþ àâòîðà [14] èññëåäîâàííûå èì îáðàç-
öû ñîñòîÿëè ïðåèìóùåñòâåííî èç íàíîòðóáîê ñ íå-
áîëüøîé ïðèìåñüþ ìíîãîñëîéíûõ óãëåðîäíûõ ÷àñ-
òèö.  íàøåì æå ñëó÷àå ñîäåðæàíèå íàíîòðóáîê â
êîëîíêàõ ñîñòàâëÿåò îêîëî 30%. Âîçìîæíî, õîðîøåå
ñîãëàñèå ñ íàøèìè ðåçóëüòàòàìè ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ñî-
äåðæàíèå íàíîòðóáîê â îáðàçöàõ, èññëåäîâàííûõ â
[14], ïðèìåðíî òàêîå æå, êàê â íàøåì ìåëêîäèñïåð-
ñíîì îáðàçöå, îáîãàùåííîì íàíîòðóáêàìè.
Äëÿ ñðàâíåíèÿ â òàáëèöå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû òå-
îðåòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ äëÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ îäíî-
ñëîéíûõ íàíîòðóáîê, ïðîâåäåííûõ ñ èñïîëüçîâàíèåì
ìåòîäà ñèëüíîé ñâÿçè è k�p-ìîäåëè [28], êîòîðûå äàëè
ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâûå ðåçóëüòàòû. Ïîëó÷åííûå íà-
ìè çíà÷åíèÿ � �|| � � áëèæå ê ýòèì ðåçóëüòàòàì ðàñ÷å-
òîâ, ÷åì, íàïðèìåð, ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå [18].
Ñëåäóåò òàêæå îòìåòèòü, ÷òî, åñëè ïðèíÿòü âî âíèìà-
íèå ýòè ðàñ÷åòû, äëÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ íàíîòðóáîê
âåëè÷èíà �|| ìîæåò áûòü çàìåòíî áîëüøå ïî àáñîëþò-
íîé âåëè÷èíå èñïîëüçîâàííîãî äëÿ íàøèõ îöåíîê
çíà÷åíèÿ, ðàâíîãî �ab äëÿ ãðàôèòà (ñì. òàáëèöó). Ïîñ-
ëåäíåå îáñòîÿòåëüñòâî ìîæåò êà÷åñòâåííî îáúÿñíèòü,
ïî÷åìó, êàê âèäíî íà ðèñ. 5,à, ïàðàìàãíèòíûé êðàé
ñïåêòðà äëÿ íàïðàâëåíèÿ ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè
îðèåíòàöèè ñìåùåí â ïàðàìàãíèòíóþ ñòîðîíó ïî ñðàâ-
íåíèþ ñî ñïåêòðàìè äëÿ íàïðàâëåíèÿ ïîëÿ ïàðàëëåëü-
íî îñè îðèåíòàöèè, ÷òî ìîæåò óêàçûâàòü íà òî, ÷òî â
äåéñòâèòåëüíîñòè |�||| > |�ab|. Îäíàêî îêîí÷àòåëüíàÿ
ÿñíîñòü çäåñü ìîæåò áûòü äîñòèãíóòà, åñëè ïðîâåñòè
èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðîâ ßÌÐ è ìàãíèòíîé âîñïðèèì-
÷èâîñòè íà îáðàçöàõ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ îðèåíòàöèè
íàíîòðóáîê.
Çàêëþ÷åíèå
Ñ öåëüþ âûÿñíåíèÿ ïðè÷èí ñèëüíîãî äèàìàãíåòèç-
ìà ïîêðûòûõ ìíîãîñëîéíûìè íàíîòðóáêàìè óãëåðîä-
íûõ êîëîíîê èç âíóòðåííåé ÷àñòè êàòîäíûõ äåïîçèòîâ
ïðîâåäåíî ñðàâíèòåëüíîå èññëåäîâàíèå ñïåêòðîâ
ßÌÐ 13Ñ è ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè ñàìèõ êîëî-
íîê, à òàêæå ìåëêîäèñïåðñíîãî ìàòåðèàëà ñ áîëüøèì
ñîäåðæàíèåì ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðóáîê, ïîëó÷åííî-
ãî â ðåçóëüòàòå èõ óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêè. Óñòà-
íîâëåíî, ÷òî ñïåêòðû ßÌÐ óãëåðîäíûõ êîëîíîê ïîñëå
óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêè ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿþòñÿ,
â ÷àñòíîñòè, îíè îñòàþòñÿ øèðîêèìè è àñèììåòðè÷-
íûìè ñ çàòÿíóòûì äèàìàãíèòíûì êðûëîì. Ñïåêòð
ßÌÐ ìåëêîäèñïåðñíîãî ìàòåðèàëà îêàçûâàåòñÿ ñó-
ùåñòâåííî áîëåå óçêèì. Âåëè÷èíà ìàêðîñêîïè÷åñêîé
ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè èññëåäîâàííûõ îáðàç-
öîâ êîððåëèðóåò ñ øèðèíîé ñïåêòðîâ ßÌÐ. Òàêîå ïî-
âåäåíèå ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ íå ïîçâîëÿåò îáúÿñíèòü
ñèëüíûé äèàìàãíåòèçì óãëåðîäíûõ êîëîíîê íàëè÷èåì
ïîâåðõíîñòíîé íàíîòðóáíîé ñåòêè ñ çàìêíóòûìè êîí-
òóðàìè, êîòîðàÿ ðàçðóøàåòñÿ â ðåçóëüòàòå óëüòðàçâó-
êîâîé îáðàáîòêè. Ïî-âèäèìîìó, äèàìàãíèòíûå ñâîé-
ñòâà êîëîíîê îïðåäåëÿåò ñîñòàâëÿþùèé ñåðäöåâèíó
äîñòàòî÷íî ïëîòíûé êîíãëîìåðàò ãðàôèòîâûõ ÷àñòèö,
óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê è ìíîãîñëîéíûõ ïîëèýäðîâ,
êîòîðûé íå ðàçðóøàåòñÿ äàæå ïîñëå äëèòåëüíîé
óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêè.
Èññëåäîâàí òàêæå õàðàêòåð àíèçîòðîïèè ìàãíèò-
íûõ ñâîéñòâ ìíîãîñëîéíûõ óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê.
Ñ ýòîé öåëüþ áûëè ïðèãîòîâëåíû êîìïîçèòíûå îáðàç-
öû, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé ÷àñòè÷íî îðèåíòèðîâàí-
íóþ âçâåñü ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðóáîê â ïîëèìåðíîé
ìàòðèöå. Íàíîòðóáêè îðèåíòèðîâàëèñü çà ñ÷åò ðàñòÿ-
ãèâàíèÿ êîìïîçèòíîé ïëåíêè. Íàáëþäàåìàÿ îðèåíòà-
öèîííàÿ çàâèñèìîñòü ñïåêòðîâ ßÌÐ òàêèõ îáðàçöîâ
ñîãëàñóåòñÿ ñ ïðåäñòàâëåíèÿìè î íåîäíîðîäíîé íà-
ìàãíè÷åííîñòè ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðóáîê, êîòîðûå
ïðåäïîëàãàþò, ÷òî ëîêàëüíàÿ äèàìàãíèòíàÿ âîñïðè-
èì÷èâîñòü ìàêñèìàëüíà äëÿ íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî
ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî óãëåðîäíûì ïëîñêîñòÿì è ñó-
ùåñòâåííî ìåíüøå äëÿ íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ
â ïëîñêîñòè óãëåðîäíûõ ñëîåâ è, â ÷àñòíîñòè, âäîëü
îñè íàíîòðóáîê. Ïðîâåäåííûé ñ ó÷åòîì ýòîãî àíàëèç
ôîðìû ñïåêòðà ßÌÐ íåîðèåíòèðîâàííîãî íàíîòðóá-
íîãî îáðàçöà â ðàìêàõ ìîäåëè êâàçèäâóìåðíîãî ãðà-
ôèòà ïîçâîëèë îöåíèòü ëîêàëüíóþ âîñïðèèì÷èâîñòü
ìíîãîñëîéíûõ íàíîòðóáîê, ïðè÷åì ñîïîñòàâëåíèå åå
Èññëåäîâàíèå ìåòîäîì ßÌÐ ëîêàëüíûõ äèàìàãíèòíûõ ñâîéñòâ óãëåðîäíûõ ñòðóêòóð
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 2 171
ñ ðåçóëüòàòàìè èçìåðåíèé ìàêðîñêîïè÷åñêîé âîñïðè-
èì÷èâîñòè ýòèõ æå îáðàçöîâ äàëî âîçìîæíîñòü ó÷åñòü
ýôôåêò ðàçìàãíè÷èâàíèÿ. Ïîëó÷åííàÿ â ðåçóëüòàòå âå-
ëè÷èíà ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè ìíîãîñëîéíûõ
óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê äëÿ îðèåíòàöèè ïåðïåíäèêó-
ëÿðíî íàïðàâëåíèþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ �� ñîñòàâëÿåò
–(2,6±0,1)·10–5 ÑÃÑÌ/ã ïðè 4,2 Ê.
Àâòîðû ïðèçíàòåëüíû À.Ï. Ìîðàâñêîìó çà ïðåäî-
ñòàâëåííûå óãëåðîäíûå êàòîäíûå äåïîçèòû è À.È.
Õàðüêîâñêîìó çà ïëîäîòâîðíîå îáñóæäåíèå ðåçóëüòà-
òîâ è ïîëåçíûå çàìå÷àíèÿ. Ðàáîòà ïîääåðæàíà ïðî-
ãðàììîé Ïðåçèäèóìà ÐÀÍ «Êâàíòîâàÿ ìàêðîôèçèêà»
(ïîäïðîãðàììà ¹2, ïðîåêò ¹ 2.25).
1. S.J. Tans, M.H. Devoret, H. Dai, A. Thess, R.E. Smalley,
L.J. Geerligs, and C. Dekker, Nature 386, 474 (1997).
2. M. Bockrath, D.H. Cobden, P.L. McEuen, N.G. Chopra,
A. Zettl, A. Thess, and R.E. Smalley, Science 275, 1922
(1997).
3. I. Takesue, J. Haruyama, N. Kobayashi, S. Chiashi, S.
Maruyama, T. Sugai, and H. Shinohara, Phys. Rev. Lett.
96, 057001 (2006).
4. Â.È. Öåáðî, Î.Å. Îìåëüÿíîâñêèé, À.Ï. Ìîðàâñêèé, Ïèñü-
ìà â ÆÝÒÔ 70, 457 (1999).
5. Â.È. Öåáðî, Î.Å. Îìåëüÿíîâñêèé, ÓÔÍ 170, 906 (2000).
6. G.M. Zhao and Y.S. Wang, arXiv:cond-mat/0111268v2,
(2001).
7. A.P. Ramirez, R.C. Haddon, O. Zhou, R.M. Fleming, J.
Zhang, S.M. McClure, and R.E. Smalley, Science 265, 84
(1994).
8. J. Heremans, C.H. Olk, and D.T. Morelli, Phys. Rev. B49,
15122 (1994).
9. X.K. Wang, R.P.H. Chang, A. Patashinski, and J.B. Ket-
terson, J. Mater. Res. 9, 1578 (1994).
10. À.Ñ. Êîòîñîíîâ, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 43, 30 (1986).
11. X.K. Wang, X.W. Lin, S.N. Song, V.P. Dravid, J.B. Ket-
terson, and R.P.H. Chang, Carbon 33, 949 (1995).
12. O. Chauvet, L. Forro, W. Bacsa, D. Ugarte, B. Doudin,
and W. de Heer, Phys. Rev. B52, R6963 (1995).
13. S. Bandow, J. Appl. Phys. 80, 1020 (1996).
14. À.Ñ. Êîòîñîíîâ, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 70, 468 (1999).
15. V. Likodimos, S. Glenis, N. Guskos, and C.L. Lin, Phys.
Rev. B68, 045417 (2003).
16. T.W. Ebbesen and P.M. Ajayan, Nature 358, 220 (1992).
17. N.A. Kiselev, A P. Moravsky, A.B. Ormont, and D.N.
Zakharov, Carbon 37, 1093 (1999).
18. F. Tsui, L. Jin, and O. Zhou, Appl. Phys. Lett. 76, 1452
(2000).
19. X.-P. Tang, A. Kleinhammes, H. Shimoda, L. Fleming,
K.Y. Bennoune, S. Sinha, C. Bower, O. Zhou, and Y. Wu,
Science 288, 492 (2000).
20. C. Goze-Bac, S. Latil, P. Lauginie, V. Jourdain, J. Conrad,
L. Duclaux, A. Rubio, and P. Bernier, Carbon 40, 1825
(2002).
21. P.M. Singer, P. Wzietek, H. Alloul, F. Simon, and H.
Kuzmany, Phys. Rev. Lett. 95, 236403 (2005).
22. D.T. Colbert, J. Zhang, S.M. McClure, P. Nikolaev, Z.
Chen, J.H. Hafner, D.W. Owens, C.B. Carfer, J.H. Weaver,
A.G. Rinzler, and R.E. Smalley, Science 266, 1218 (1994).
23. H. Dai, in Carbon Nanotubes, M.S. Dresselhaus, G. Dres-
selhaus, and P. Avouris (eds.), Springer, Berlin (2001), p. 29.
24. À.Â. Åëåöêèé, ÓÔÍ 167, 945 (1997).
25. J.A. Pople, J. Chem. Phys. 37, 53 (1962).
26. J.W. McClure, Phys. Rev. 104, 666 (1956).
27. J.P. Lu, Phys. Rev. Lett. 74, 1123 (1995).
28. H. Ajiki and T. Ando, J. Phys. Soc. Jpn. 64, 4382 (1995).
29. M. Fujiwara, E. Oki, M. Hamada, Y. Tanimoto, I. Mukouda,
and Y. Shimomura, J. Phys. Chem. 105, 4383 (2001).
NMR study of local diamagnetic properties of
carbon structures with multiwalled nanotubes
E.G. Nikolaev, O.E. Omel’yanovskii,
V.S. Prudkovskii, A.V. Sadakov, and V.I. Tsebro
NMR was used to study the origin of high dia-
magnetic susceptibility of carbon columns (these
columns being from the inner part of cathodic de-
posits) coated with a nanotube net. For this purpose
a comparative study of
13
C NMR spectra and mag-
netic susceptibility of the carbon columns was made
before and after ultrasonic treatment. The same was
made with a powder enriched with multiwalled na-
notubes and obtained by the above treatment. The
data obtained suggest that the strong diamagnetism
of the carbon columns appears to be connected with
a sufficiently dense conglomeration of the graphite
particles, the nanotubes, and the multilayer polyhed-
ral particles in the column core rather than with the
surface nanotube net. The analysis of the NMR
spectra of the samples enriched with multiwalled
nanotubes was performed to specify the anisotropy
of the diamagnetic susceptibility of the multiwalled
carbon nanotubes. In these samples, the nanotubes
were not aligned or were partially aligned. As a
consequence, the diamagnetic susceptibility of the
multiwalled carbon nanotubes is shown to be maxi-
mum for a magnetic field perpendicular to their axis.
PACS: 75.20.–g Diamagnetism, paramagnetism,
and superparamagnetism;
76.60.–k Nuclear magnetic resonance and
relaxation;
81.05.Uw Carbon, diamond, graphite;
81.07.De Nanotubes.
Keywords: multiwall carbon nanotubes, magnetic
susceptibility, nuclear magnetic resonance, dia-
magnetism.
172 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 2
Å.Ã. Íèêîëàåâ, Î.Å. Îìåëüÿíîâñêèé, Â.Ñ. Ïðóäêîâñêèé, À.Â. Ñàäàêîâ, Â.È. Öåáðî
|