Почему детонационные наноалмазы маленькие

На основании картин рентгеновской дифрактометрии и оригинального расчета распределения атомов согласно предложенным компьютерным моделям сделан вывод о существовании качественных и некачественных детонационных наноалмазов. Показано, что качественные детонационные наноалмазы синтезируются малого разм...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Долматов, В.Ю., Юрьев, Г.С., Мюллюмяки, В., Королев, К.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2013
Назва видання:	Сверхтвердые материалы
Теми:	Получение, структура, свойства
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126031
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Почему детонационные наноалмазы маленькие / В.Ю. Долматов, Г.С. Юрьев, В. Мюллюмяки, К.М. Королев // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 2. — С. 21-28. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126031
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1260312025-02-23T18:16:10Z Почему детонационные наноалмазы маленькие Why detonation nanodiamonds are small Долматов, В.Ю. Юрьев, Г.С. Мюллюмяки, В. Королев, К.М. Получение, структура, свойства На основании картин рентгеновской дифрактометрии и оригинального расчета распределения атомов согласно предложенным компьютерным моделям сделан вывод о существовании качественных и некачественных детонационных наноалмазов. Показано, что качественные детонационные наноалмазы синтезируются малого размера и их структура соответствует структуре макроалмаза, некачественные – состоят из остова и оболочки, в которой распределение атомов нарушено и отличается от распределения атомов в макроалмазе. На підставі картин рентгенівської дифрактометрії та оригінального розрахунку розподілу атомів згідно із запропонованими комп’ютерними моделями зроблено висновок про існування якісних і неякісних детонаційних наноалмазів. Показано, що якісні детонаційні наноалмази синтезуються малого розміру і їхня структура відповідає структурі макроалмазу, неякісні – складаються з остова і оболонки, в якій розподіл атомів порушено і відрізняється від розподілу атомів в макроалмазі. Based on X-ray diffraction patterns and an original atom distribution calculation by the proposed computer models, the authors infer that there exist high-quality and poorquality detonation nanodiamonds. It has been demonstrated that the high-quality detonation nanodiamonds are small in size and have a structure corresponding to that of macrodiamond, while poor-quality ones consist of a core and a shell whose atom distribution has been disturbed and differs from that in macrodiamond. 2013 Article Почему детонационные наноалмазы маленькие / В.Ю. Долматов, Г.С. Юрьев, В. Мюллюмяки, К.М. Королев // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 2. — С. 21-28. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126031 666.233 ru Сверхтвердые материалы application/pdf Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Получение, структура, свойства Получение, структура, свойства
spellingShingle	Получение, структура, свойства Получение, структура, свойства Долматов, В.Ю. Юрьев, Г.С. Мюллюмяки, В. Королев, К.М. Почему детонационные наноалмазы маленькие Сверхтвердые материалы
description	На основании картин рентгеновской дифрактометрии и оригинального расчета распределения атомов согласно предложенным компьютерным моделям сделан вывод о существовании качественных и некачественных детонационных наноалмазов. Показано, что качественные детонационные наноалмазы синтезируются малого размера и их структура соответствует структуре макроалмаза, некачественные – состоят из остова и оболочки, в которой распределение атомов нарушено и отличается от распределения атомов в макроалмазе.
format	Article
author	Долматов, В.Ю. Юрьев, Г.С. Мюллюмяки, В. Королев, К.М.
author_facet	Долматов, В.Ю. Юрьев, Г.С. Мюллюмяки, В. Королев, К.М.
author_sort	Долматов, В.Ю.
title	Почему детонационные наноалмазы маленькие
title_short	Почему детонационные наноалмазы маленькие
title_full	Почему детонационные наноалмазы маленькие
title_fullStr	Почему детонационные наноалмазы маленькие
title_full_unstemmed	Почему детонационные наноалмазы маленькие
title_sort	почему детонационные наноалмазы маленькие
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Получение, структура, свойства
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126031
citation_txt	Почему детонационные наноалмазы маленькие / В.Ю. Долматов, Г.С. Юрьев, В. Мюллюмяки, К.М. Королев // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 2. — С. 21-28. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.
series	Сверхтвердые материалы
work_keys_str_mv	AT dolmatovvû počemudetonacionnyenanoalmazymalenʹkie AT ûrʹevgs počemudetonacionnyenanoalmazymalenʹkie AT mûllûmâkiv počemudetonacionnyenanoalmazymalenʹkie AT korolevkm počemudetonacionnyenanoalmazymalenʹkie AT dolmatovvû whydetonationnanodiamondsaresmall AT ûrʹevgs whydetonationnanodiamondsaresmall AT mûllûmâkiv whydetonationnanodiamondsaresmall AT korolevkm whydetonationnanodiamondsaresmall
first_indexed	2025-11-24T06:19:33Z
last_indexed	2025-11-24T06:19:33Z
_version_	1849651545919979520
fulltext	ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 2 21 УДК 666.233 В. Ю. Долматов (г. Санкт-Петербург, Россия) Г. С. Юрьев (г. Новосибирск, Россия) В. Мюллюмяки (г. Хельсинки, Финляндия) К. М. Королев (г. Санкт-Петербург, Россия) Почему детонационные наноалмазы маленькие На основании картин рентгеновской дифрактометрии и ориги- нального расчета распределения атомов согласно предложенным компьютер- ным моделям сделан вывод о существовании качественных и некачественных детонационных наноалмазов. Показано, что качественные детонационные на- ноалмазы синтезируются малого размера и их структура соответствует структуре макроалмаза, некачественные – состоят из остова и оболочки, в которой распределение атомов нарушено и отличается от распределения ато- мов в макроалмазе. Ключевые слова: детонационные наноалмазы, структура, раз- мер, рентгеновская дифрактометрия, распределение атомов. ВВЕДЕНИЕ Детонационные наноалмазы (ДНА), синтезируемые из “лиш- него” углерода углеродсодержащих продуктов детонации взрывчатых ве- ществ в объеме взрывной камеры, образуются при высоком давлении, темпе- ратуре и быстром охлаждении. Синтезируемые ДНА являются сферическими [1, 2] и имеют параметры решетки, отличающиеся от параметров решетки классического алмаза. Синтез ДНА также сопровождается образованием не- алмазных форм углерода, что подтверждают экспериментальные картины рентгеновской дифрактометрии (РД) и оптическая спектроскопия. При этом наблюдается дифракционное отражение аморфного углерода, графита [3, 4], лонсдейлита [5]. В продукте детонации – алмазосодержащей шихте – обна- ружены карбин [6], фуллерен С60 [7, 8], луковичный углерод [9], присутству- ет окись железа [4, 10]. ДНА имеют алмазный остов и неалмазную оболочку [3, 4, 11, 12]. Существование наноразмерных веществ подтверждается раз- личными физическими методами. В представленном исследовании ДНА, кроме экспериментального их обнаружения, выполнено детальное изучение структуры прямым методом РД, подтвержденное теоретическим расчетом картин РД из первых принципов [13] согласно компьютерным 3D-моделям. Целью работы было определение структуры и ближнего порядка в ДНА, синтезированных НПО “Алтай” (ДНА1) и ФГУП СКТБ “Технолог” (ДНА2). Для этого сравнивали экспериментальные и теоретически рассчитанные кар- тины РД. На основе распределения атомов в структуре ДНА по координаци- онным сферам (КС) с учетом в них числа атомов – координационного числа (КЧ) – в каждой КС был определен ближний порядок, соответствующий структуре макроалмаза (алмаза), и установлено существование неалмазной структуры. © В. Ю. ДОЛМАТОВ, Г. С. ЮРЬЕВ, В. МЮЛЛЮМЯКИ, К. М. КОРОЛЕВ, 2013 www.ism.kiev.ua/stm 22 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Экспериментальные картины РД (э-РД) от слабо рассеивающих излучение ДНА регистрировали на дифрактометре с использованием высокоинтенсив- ного синхротронного излучения второго канала ускорителя ВЭПП-3 (ИЯФ СО РАН, Новосибирск). Высокая монохроматизация излучения (Δλ/λ = 4⋅10–4) позволяла выявить детали контура дифракционных отражений, а использова- ние монохроматора в дифрагированном пучке исключало мешающее излуче- ние легких атомов. Согласно картинам э-РД определяли сферическую структуру ДНА, пара- метры решетки которой как соответствовали, так и не соответствовали мак- роалмазу, устанавливали размер ДНА и распределение атомов в ДНА. Изуче- ние ДНА основано на теоретическом расчете картин РД (т-РД) согласно тео- рии Дебая [13], представляющей картину РД в соответствии с компьютерной моделью 3D пространственной структуры ДНА как молекулярного образова- ния с межатомными расстояниями. Согласно моделям рассчитывали картины т-РД из первых принципов без использования эмпирических параметров. 3D-компьютерные модели ДНА создавали на основе структуры алмаза и построения нанокристаллических моделей согласно параметрам элементар- ной ячейки, параметрам кристаллической решетки, координатам и радиусам атомов. Для моделей было рассчитано распределение атомов, координаты которых ограничены сферической формой ДНА, имеющих различный размер и параметры решетки. На основании этого были рассчитаны межатомные расстояния и затем т-РД для различных испытуемых моделей. В табл. 1 и 2 представлены фрагменты распределения атомов по КС, их радиусы RКС и КЧ для различных ДНА. ТЕОРИЯ СИНТЕЗА ДНА Существует большое число представлений о механизме образования ДНА [14, 15] и имеют они, как правило, физический характер. Авторы настоящей работы В. Ю. Долматов и В. Мюллюмяки [16] считают, что причиной обра- зования кристаллита ДНА является чисто химический процесс. При распаде водородсодержащих и безводородных взрывчатых веществ (ВВ) всегда вы- деляется радикалоподобный димер С2, являющийся, по мнению авторов, универсальным радикалом для образования наноалмаза. Условия в зоне хи- мических реакций (ЗХР) за фронтом детонационной волны, по существу – в плазме (t ≈ 3000–4000 К и р ≈ 20–30 ГПа), таковы, что образоваться и суще- ствовать может только очень стабильное соединение, которое должно стать исходным продуктом для последующего образования алмаза. Образование алмаза может быть только жестко детерминировано. Для этой цели, скорее всего, подходит только адамантан (“подобный алмазу”) С10Р10. Пространст- венное расположение атомов углерода в молекуле адамантана повторяет рас- положение атомов в кристаллической решетке алмаза. Уникальность молеку- лы адамантана заключается в том, что она является жесткой и практически свободной от напряжений одновременно. Молекула адамантана обладает высокой симметрией и термостойкостью. Круг соединений, способных изо- меризоваться в адамантановую структуру, очень широк. Алюминий (примесь к ВВ), который является катализатором таких изомеризаций, присутствует в достаточных количествах в ЗХР. Рост частиц ДНА происходит по диффузионному механизму за счет реак- ций присоединения димера С2 по свободным связям молекулы адамантана, а затем – по свободным связям поверхности алмазной частицы. ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 2 23 Таким образом, молекула адамантана способствует возникновению части- цы ДНА. Все углеродные атомы молекулы адамантана одинаково доступны для атаки димерами С2. Время существования плазмы в ЗХР составляет ~ 0,5⋅10–6 с, а время эле- ментарного акта присоединения С2 – значительно меньше одной пикосекун- ды (10–12 с). Таким образом, не только “внизу достаточно места”, но и доста- точно времени для осуществления сложных многостадийных реакций, осо- бенно, учитывая, что при температуре 3000–5000 К скорость химических реакций колоссальна. В начале роста кристаллита ДНА, согласно нижеследующим данным, структура приближена к параметрам идеального алмаза. Но затем, по мере роста кристаллита, из-за нестабильности окружающих условий происходит возникновение и накопление дефектов роста – заселенность координацион- ных сфер атомами углерода меняется то в сторону уменьшения количества атомов углерода (длина связи увеличивается), то в сторону увеличения их количества по сравнению с идеальной структурой алмаза (длина связи укора- чивается). Это происходит на фоне убывания радикалов С2 вследствие их расходования и рекомбинации по мере увеличения объема кристаллита ДНА, что и ограничивает рост ДНА. Частицы ДНА, в отличие от ранее существующих представлений, имеют немономодальное распределение по размерам в районе 4–6 нм, и полимо- дальное (как правило, би- и тримодальное) – в районе от ~ 2 до ~ 11 нм в за- висимости от условий синтеза [4]. СТРУКТУРА ДНА Сравнение характера картин э-РД и т-РД, положений, интенсивности и контуров дифракционных отражений позволило определить структуру ДНА и межатомные расстояния в структуре, от которых зависят параметры кри- сталлической решетки, при этом ДНА рассматривали как нанокристаллы, независимо дифрагирующие друг от друга [13]. В результате сравнения вы- яснялось, что ДНА состоят из остова и окружающей его оболочки, разделен- ных между собой. В табл. 1 приведены расчеты параметров координационных сфер для ал- мазной частицы, с которыми и проводили сопоставление расчетов по реаль- ной картине э-РД ДНА1 и ДНА2. Таблица 1. Параметры КС и число атомов в ядре частиц, атомы которых имеют радиус R = 0,77 Å (теоретический расчет) Номер КС RКС, Å КЧ Число атомов в ядре Номер КС RКС, Å КЧ Число атомов в ядре 1 1,5445 4 1 34 30.305 1392 19129 2 2,9574 24 5 35 31,133 1736 20521 3 3,8868 18 29 36 31,940 1884 22257 4 5,0442 52 47 37 32,727 1702 24141 5 5,8473 60 99 38 33,554 2100 25843 6 6,8493 116 159 39 34,339 1968 27943 7 7,7223 82 275 40 35,163 2184 29911 8 8,7368 132 357 41 35,968 2506 32095 www.ism.kiev.ua/stm 24 Таблица 1. (Продолжение) 9 9,5624 168 489 42 36,755 2052 34601 10 10,513 228 657 43 37,526 2432 36653 11 11,384 214 885 44 38,364 2748 39085 12 12,194 264 1099 45 39,184 2680 41833 13 13,105 344 1363 46 39,987 2718 44513 14 13,900 256 1707 47 40,775 2868 47231 15 14,787 462 1963 48 41,548 2964 50099 16 15,624 444 2425 49 42,353 3016 53063 17 16,418 396 2869 50 43,125 3306 56079 18 17,291 616 3265 51 43,929 3284 59385 19 18,078 498 3881 52 44,718 3516 62669 20 18,937 632 4379 53 45,494 3568 66185 21 19,759 804 5011 54 46,300 3732 69753 22 20,644 748 5815 55 47,075 3630 73485 23 21,456 726 6563 56 47,878 3916 77115 24 22,185 876 7289 57 48,669 4200 81031 25 23,029 924 8165 58 49,447 3932 85231 26 23,844 952 9089 59 50,253 4842 89163 27 24,631 1008 10041 60 51,030 4432 94005 28 25,472 1130 11049 61 51,834 4356 98437 29 26,256 1228 12179 62 52,625 5040 102793 30 27,091 1404 13407 63 53,405 4800 107833 31 27,900 1284 14811 64 54,174 4870 112633 32 28,687 1386 16095 65 54,990 5514 117503 33 29,520 1648 17481 Из табл. 2 следует, что ближний порядок в кристаллах ДНА соответствует теоретическому распределению атомов углерода в классических алмазах. Однако по мере увеличения размера ДНА число атомов в дальних КС замет- но отличается от аналогичного распределения в КС классического алмаза. В [4] математическим анализом отражения (111) было показано, что дан- ный пик слагается из суммы пиков отражения (111) кристаллитов ДНА, соот- ветствующих различным параметрам. Например, при использовании брони- рования заряда ВВ из водного раствора мочевины суммарный пик (111) со- стоит из пиков частиц, имеющих диаметр 10 КС, 30 КС и 60 КС, что соответ- ствует радиусам 10,5, 27,1 и 51,0 Å соответственно. Сравнение картин э-РД и т-РД для полимодальных ДНА1 показало сходст- во картин, при этом на основании распределения атомов обнаружен мини- мальный размер частиц для образца ДНА1 (радиус частиц R = 10,61 Å, а = 3,6025 Å) [4], при этом параметры 10-й КС (RКС = 10,61 Å, КЧ = 228) анало- гичны 10-й КС алмаза (RКС = 10,51 Å, КЧ = 228) (см. табл. 2). В структуре более крупных частиц ДНА1 параметры КС, далее – с 10-й по 32-ю КС (RКС = 28,97 Å, КЧ = 1386) включительно, соответствовали алмазным с сохранением числа атомов при их распределении в каждой КС (см. табл. 2). Однако, начи- ная с 33-й КС (RКС = 29,75 Å, КЧ = 1648), параметры КС отличались от ана- ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 2 25 логичных параметров 33-й КС в классическом алмазе по КЧ в сторону уменьшения, кроме 35 КС (см. табл. 2), что означало возможное существова- ние дефектной структуры оболочки ДНА1, распределение атомов в которой происходит с нарушением структуры ближнего порядка алмаза. Частицы ДНА1 минимального размера (R = 10,61 Å, а = 3,6025 Å) не имели оболочки и представляли собой качественные ДНА, поскольку распределение атомов в них до экспериментально установленного значения R = 10,61 Å включитель- но соответствовало распределению атомов в алмазе. Основной размер частиц ДНА1 ~ 33,7 Å, они имеют четко выраженное алмазное ядро (до 33 КС), а после 33 КС – оболочку из условно алмазоподобного углерода (не графита!). Таблица 2. Фрагменты параметров КС ДНА: радиусы RКС и КЧ в КС из рассчитанных распределений атомов в моделях ДНА и алмазе RКС, Å КЧ Номер КС ДНА1 алмаз ДНА1 алмаз 1 1,5599 1,5444 4 4 2 2,9870 2,9574 24 24 … … … … … 10 10,619 10,523 228 228 … … … … … 32 28,974 28,69 1386 1386 33 29,747 29,52 1504 1648 34 30,568 30,31 1440 1392 35* 31,341 31,13 1736 1736 36 32,158 31,94 1824 1884 37 32,95 32,27 1738 1702 38 33,73 33,55 1956 2100 … … … … … ДНА2 алмаз ДНА2 алмаз 1 1,5493 1,5444 4 4 2 2,9667 2,9574 24 24 … … … … … 44 38,484 38,364 2748 2748 45 39,276 39,184 2428 2680 46* 40,033 39,987 2718 2718 47 40,825 39,184 2856 2868 48 41,601 41,548 2772 2964 49 42,411 42,353 3298 3016 50 43,186 43,125 3066 3306 … … … … … * В этих КС детонационного наноалмаза – идеальное распределение атомов в алмазах. Аналогичное сравнение картин э-РД и т-РД для образца ДНА2 при экспе- риментально установленном радиусе частиц R = 43,19 Å, а = 3,578 Å [4] пока- зало существование распределения атомов до 44-й КС (RКС =38,48 Å, КЧ = 2748) включительно, которое соответствовало алмазному (RКС = 38,36 Å, www.ism.kiev.ua/stm 26 КЧ = 2748) (см. табл. 2). Начиная с 45-й КС (RКС =39,28 Å, КЧ = 2428) и далее до 50-й КС (RКС = 43,19 Å, КЧ = 3066), распределение атомов и параметры КС отличались соответственно от параметров 45-й КС (RКС = 39,18 Å, КЧ = 2680) и 50-й КС (RКС = 43,13 Å, КЧ = 3306) в классическом алмазе (см. табл. 2). Отличие в RКС связано с отличием параметров решетки ДНА2 и мак- роалмаза. Таким образом, в ДНА2 алмазное распределение атомов наблюда- ется до RКС = 39,28 Å и далее следует неалмазное распределение атомов вплоть до экспериментально установленного R = 43,19 Å. Поскольку струк- тура ДНА2 с радиусом частиц R = 43,19 Å представляется единым континуу- мом, образованным двумя различными структурами, то в этом случае он со- ответствует гибридной наночастице остов/оболочка. При этом остовом слу- жит структура алмаза с радиусом R до 39,28 Å, а оболочкой (толщиной ∼ 4,7 Å, с радиусом R от 38,48 до 43,19 Å) – неалмазная структура. На этом обрывается возможность дальнейшего роста частиц ДНА из-за перехода ал- мазоподобного углерода на поверхности ДНА в аморфный углерод. В созданных авторами сферических моделях, как и в модели [17], число атомов на поверхности и в объеме изменялось с радиусом квадратично и кубически соответственно. На поверхности модельных сфер также наблюда- ли выход плоскостей (100) и (111). Число атомов, например, в сферической наночастице алмаза с радиусом R = 6,85 Å было равным 275, как и в [18]. Из вышеизложенного следует, что ядро детонационной наночастицы ДНА2 имеет алмазную структуру с параметрами RКС = 39,28 Å (d = 78,56 Å), а оболочка вокруг алмазного ядра толщиной 3,91 Å (или ~ 4 Å) с RКС от 38,48 до 43,19 Å имеет структуру, не соответствующую структуре алмаза. В данном случае обнаружена закономерность для наноразмерных ДНА, которая отличает их от классического алмаза. Закономерность связана с па- раметрами решетки ДНА, зависящими от распределения атомов, которые, в свою очередь, зависят от межатомных расстояний в ДНА. При отличии пара- метров решетки ДНА от параметров решетки классического алмаза в ДНА наблюдается изменение параметров дальнего порядка. Это позволяет пред- ставить структуру ДНА как состоящую из остова и оболочки, причем с пере- ходной областью (см. табл. 2). В ДНА1 в распределении атомов в области ядра наблюдается структура алмаза до 32-й КС. После 32-й КС начинается переходная область от ядра к оболочке от 33-й до 36-й КС, в которых КЧ соответствуют и не соответствует алмазному. Далее после 36 КС в оболочке наблюдается неалмазная структура. В ДНА2 в распределении атомов в облас- ти ядра наблюдается структура алмаза до 44-й КС. После 44-й КС начинается переходная область от ядра к оболочке – от 45-й до 47-й КС, в которых КЧ соответствуют и не соответствует алмазному. Далее после 47-й КС в оболоч- ке наблюдается неалмазная структура. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании расчетов распределения атомов в ДНА показано, что факто- ром, ограничивающим рост (≤ 8 нм) алмазного ядра в ДНА, является нару- шение дальнего порядка в ДНА, накопление дефектов кристаллической структуры по мере роста углеродной наночастицы в постдетонационных процессах. Из сравнения распределения атомов в ДНА и в бездефектном ал- мазе, которые отличаются параметрами решетки, следует, что в наноразмер- ном масштабе происходит изменение КЧ во внешних КС. В КС наблюдается отсутствие атомов (дефекты), что изменяет структуру и морфологию поверх- ности ДНА. Из этого следует, что накопленные дефекты выводят поверхно- ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 2 27 стные слои углерода из алмазной структуры ядра. В дальнейшем эти угле- родные слои могут быть удалены при химической очистке. На підставі картин рентгенівської дифрактометрії та оригінального розрахунку розподілу атомів згідно із запропонованими комп’ютерними моделями зробле- но висновок про існування якісних і неякісних детонаційних наноалмазів. Показано, що якісні детонаційні наноалмази синтезуються малого розміру і їхня структура відповідає структурі макроалмазу, неякісні – складаються з остова і оболонки, в якій розподіл ато- мів порушено і відрізняється від розподілу атомів в макроалмазі. Ключові слова: детонаційні наноалмази, структура, розмір, рентгенів- ська дифрактометрія, розподіл атомів. Based on X-ray diffraction patterns and an original atom distribution calcu- lation by the proposed computer models, the authors infer that there exist high-quality and poor- quality detonation nanodiamonds. It has been demonstrated that the high-quality detonation nanodiamonds are small in size and have a structure corresponding to that of macrodiamond, while poor-quality ones consist of a core and a shell whose atom distribution has been disturbed and differs from that in macrodiamond. Keywords: detonation nanodiamonds, structure, size, X-ray diffraction study, atom distribution. 1. Bursill L. A., Fullerton A. L., Bourgeois L. N. Size and surface structure of diamond nano- crystals // Int. J. Modern Physics. B. – 2001. – 15, N 31. – P. 4087–4102. 2. Chen P. W., Ding Y. S., Chen Q. et al. Spherical nanometer-sized diamond obtained from detonation // Diamond Relat. Mater. – 2000. – 9. – P. 1722–1725. 3. Donnet J.-B., Foussona E., Wang T. K. et al. Dynamic synthesis of diamonds // Ibid. – 2000. – 9, N 3. – P. 887–892. 4. Юрьев Г. С., Долматов В. Ю. Рентгеноструктурный анализ детонационных наноалмазов // Сверхтв. материалы. – 2010. – № 5. – C. 29–50. 5. Ададуров Г. Ф., Бреусов О. Н., Дробышев В. Н. и др. Алмазы, получаемые взрывом // Физика импульсных давлений: Тр. / Под ред. С. С. Бацанова. – М.: ВНИИ физ.-техн. и радиотехн. измерений, 1979. – Вып. 44(74), № 4. – С. 157–160. 6. Выскубенко Б. А., Даниленко В. В., Лиин Э. Э. и др. Влияние масштабных факторов на размеры и выход алмазов при детонационном синтезе // Физика горения и взрыва. – 1992. – 3, № 2. – С. 108–109. 7. Долгушин Д. С., Анисичкин В. Ф., Петров Е. А. Ударно-волновой синтез фуллеренов из графита // Физика горения и взрыва. – 1999. – 33, № 4. – С. 98–99. 8. Лисица Ю. В. Оптические спектры и структура ультрадисперсных алмазов // Материалы конф. “Ультрадисперсные порошки, материалы и наноструктуры”, Красноярск, 17– 19 дек. 1996 г. – Красноярск: КГТУ, 1996. – С. 92–93. 9. Алексенский А. Е., Байдакова М. В., Вуль А. Я., Сиклицкий В. М. Структура алмазного нанокластера // Физика твердого тела. – 1999. – 41, вып. 4. – С.740–732. 10. Shames A. I., Panich A. M., Kempinski W. et al. Defects and impurities in nanodiamonds: EPR, NMR and TEM study // J. Phys. Chem. – 2002. – 63. – P. 1994–2001. 11. Долматов В. Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза. – Санкт- Петербург: Изд-во СПбГПУ, 2003. – 344 c. 12. Mykhaylyk O. O., Solonin Yu. M., Batchelder D., Brydson R. Transformation of nanodia- mond into carbon onions: a comparative study by high-resolution transmission electron mi- croscopy, electron energy-loss spectroscopy, X-ray diffraction, small-angle X-ray scattering and ultra- violet Raman spectroscopy // J. Appl. Phys. – 2005. – 97, N 7, art 074302. 13. Джеймс Р. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей. – М.: Изд-во иностр. лит., 1950. – 572 с. 14. Олейник Г. С., Бочечка А. А. К механизму формирования наноразмерных частиц алмаза детонационного синтеза, получаемого из продуктов разложения взрывчатых веществ // Сверхтв. материалы. – 2008. – № 3. – С. 3–30. 15. Долматов В. Ю. О механизме детонационного синтеза наноалмазов // Там же. – 2008.– № 4. – С. 25–34. www.ism.kiev.ua/stm 28 16. Долматов В. Ю., Мюллюмяки В., Веханен А. Возможный механизм образования нано- алмаза при детонационном синтезе // Сверхтв. материлы (в печати). 17. Jones A. P., D’Henderqout L. Interstellar nanodiamonds: the carriers of mid-infrared emis- sion bands? // Astronomy and Astrophysics. – 2000. – 335. – P. 1191–1200. 18. Raty J-V., Galli G. Ultradispersity of diamond at the nanoscale // Nature Materials. – 2003. – 2. – P. 792–795. ФГУП “Специальное конструкторско- Поступила 08.09.11 технологическое бюро “Технолог” Институт неорганической химии СО РАН Carbodeon Ltd. Oy

Почему детонационные наноалмазы маленькие

Репозитарії

Схожі ресурси