Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы
For the first time, carbon as transparent thread-like anisotropic crystals is obtained. Their growth is carried out under reactionary conditions ensuring the generation of atoms of carbon (and also silicon) owing to the thermal evaporation (at temperatures higher than 1000 °С) of isotropic particles...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1912 |
| 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: | Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы / А.И. Харламов, Н.В. Кириллова, З.А. Зайцева, В.П. Смирнов, М.Е. Головкова, Р. Алварез-Пуэбла // Доп. НАН України. — 2007. — N 5. — С. 148-154. — Библиогр.: 12 назв. — рус. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859764913592860672 |
|---|---|
| author | Харламов, А.И. Кириллова, Н.В. Зайцева, З.А. Смирнов, В.П. Головкова, М.Е. Алварез-Пуэбла, Р. |
| author_facet | Харламов, А.И. Кириллова, Н.В. Зайцева, З.А. Смирнов, В.П. Головкова, М.Е. Алварез-Пуэбла, Р. |
| citation_txt | Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы / А.И. Харламов, Н.В. Кириллова, З.А. Зайцева, В.П. Смирнов, М.Е. Головкова, Р. Алварез-Пуэбла // Доп. НАН України. — 2007. — N 5. — С. 148-154. — Библиогр.: 12 назв. — рус. |
| collection | DSpace DC |
| description | For the first time, carbon as transparent thread-like anisotropic crystals is obtained. Their growth is carried out under reactionary conditions ensuring the generation of atoms of carbon (and also silicon) owing to the thermal evaporation (at temperatures higher than 1000 °С) of isotropic particles of carbon (and silicon). The transparent threads of carbon are formed in parallel with the formation of thread-like and tubular nanostructures of silicon carbide. The extremely original, inherent probably only in transparent carbon, morphology of the end of thread-like crystals (the macrothread end consists of a lot of microthreads) is revealed. The chemical composition of microthreads is determined by microanalyzers (Camebax-5X-50 and Superprobe-733) and by Raman spectroscopy with an ion — аrgon laser.
|
| first_indexed | 2025-12-02T05:10:25Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÓÄÊ 661.551:546.621
© 2007
À. È. Õàðëàìîâ, Í. Â. Êèðèëëîâà, Ç. À. Çàéöåâà, Â. Ï. Ñìèðíîâ,
Ì. Å. Ãîëîâêîâà, Ð. Àëâàðåç-Ïóýáëà
Íîâîå ñîñòîÿíèå óãëåðîäà: ïðîçðà÷íûå íèòåâèäíûå
àíèçîòðîïíûå êðèñòàëëû
(Ïðåäñòàâëåíî ÷ëåíîì-êîððåñïîíäåíòîì ÍÀÍ Óêðàèíû Í. Ò. Êà ðòåëåì)
For the �rst time, carbon as transparent thread-like anisotropic crystals is obtained. Their
growth is carried out under reactionary conditions ensuring thegeneration of atoms of carbon
(and also silicon) owing to the thermal evaporation (at temperatures higher than 1000 � Ñ) of
isotropic particles of carbon (and silicon). The transparent threads of carbon are formed in
parallel with the formation of thread-like and tubular nanostructures of silicon carbide. The
extremely original, inherent probably only in transparent carbon, morphology of the end of
thread-like crystals (the macrothread end consists of a lot of microthreads) is revealed. The
chemical composition of microthreads is determined by microanalyzers (Camebax-5X-50 and
Superprobe-733) and by Raman spectroscopy with an ion � àrgonlaser.
Âåëèêîå ìíîæåñòâî ñîåäèíåíèé óãëåðîäà, â ÷àñòíîñòè ñ âîäîðî äîì, îáóñëîâëåíî, ïðåæäå
âñåãî, ñïîñîáíîñòüþ åãî àòîìà îáðàçîâûâàòü öåïî÷êè C� C-ñâÿçåé, íàïðàâëåíèÿ êîòîðûõ,
êàê ïîëàãàëè ðàíåå, íåïðåìåííî ñîîòâåòñòâóþò îäíîìó èç òðå õ óãëîâ � 109 � 280, 120� è 180� ,
îòâå÷àþùèõ òðåì sp 3-, sp2- è sp-ãèáðèäèçàöèÿì åãî âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ.  àëìàçå è ìî ëå-
êóëå ìåòàíà àòîìû ñîåäèíåíû ïîñðåäñòâîì òîëüêî òåòðàýäðè÷ åñêèõ sp3-ãèáðèäèçèðîâàííûõ
ñâÿçåé, à â ãðàôèòå è â ìîëåêóëå áåíçîëà � ïîñðåäñòâîì òîëüêî òðèãîíàëüíûõ sp 2-ñâÿçåé.
Îäíàêî îòêðûòèå íîâîãî àëëîòðîïíîãî ñîñòîÿíèÿ óãëåðîäà � ô óëëåðåíà è îáíàðóæåíèå
óãëåðîäíîé íàíîòðóáêè (ÓÍ) êàê ïåðâûõ îäíîýëåìåíòíûõ ïðîñ òðàíñòâåííî çàìêíóòûõ (íå-
ïëîñêèõ) ìîíîöèêëè÷åñêèõ óãëåðîäíûõ ìîëåêóë ñ ïîëîé ñåðäö åâèíîé óáåäèòåëüíî ïðîäå-
ìîíñòðèðîâàëè, ÷òî óãëû ìåæäó C� C-ñâÿçÿìè â óãëåðîäå ìîãóò áûòü íåñêîëüêî îòëè÷íûìè
îò ñòàíäàðòíûõ, â ÷àñòíîñòè 120 � . Îòêëîíåíèå (èíîãäà íàçûâàþò ýòî ñòåïåíüþ ïèðàìèäà-
ëèçàöèè sp2-ñâÿçåé), íåñîìíåííî î÷åíü íåçíà÷èòåëüíîå îò 120 � , âûçâàíî êðèâèçíîé ãðàôå-
íîâîãî ëèñòà èç-çà øàðîîáðàçíîé èëè öèëèíäðè÷åñêîé ôîðìû ñ îîòâåòñòâóþùèõ ìîëåêóë.
Ïðè ýòîì ñòåïåíü ïèðàìèäàëèçàöèè çàâèñèò îò ñîñòàâà, ðàçìå ðà ìîëåêóëû ôóëëåðåíà è äè-
àìåòðà ÓÍ. Îäíàêî ýòî íå ïåðâûå ìîëåêóëû, â êîòîðûõ àòîì óãëå ðîäà îáðàçóåò ñâÿçè ïîä
óãëoì, îòëè÷íûì îò ñòàíäàðòíîãî.  ðàíåå îòêðûòûõ íàñûùåíí ûõ óãëåâîäîðîäíûõ ìîëå-
êóëàõ êóáàíà C8H8 è C20H20 (äîäåêàýäðè÷åñêîé ôîðìû, ïîñòðîåííîé èç óãëåðîäíûõ ïÿ-
òèóãîëüíèêîâ) óãëû êàê C� C, òàê C� H-ñâÿçåé òàêæå îòëè÷àþòñÿ îò ñòàíäàðòíîãî [1], íî
óæå óãëà, õàðàêòåðíîãî äëÿ sp3-ãèáðèäèçàöèè. Òàê, óãëû ìåæäóC� C-ñâÿçÿìè â ìîëåêóëå
C20H20 îòêëîíÿþòñÿ îò óãëà â òåòðàýäðè÷åñêîé ìîëåêóëå ìåòàíà è ñîñ òàâëÿþò 108�110� .
Ãåîìåòðèÿ ìîëåêóëû êóáàíà C8H8 ïðåäïîëàãàåò ðàñïîëîæåíèå âñåõ òðåõ C� C�ñâÿçåé ïîä
óãëîì 90 � . Ñëåäîâàòåëüíî, â ïðîñòðàíñòâåííî çàìêíóòûõ âàëåíòíîíàñ ûùåííûõ óãëåðîäíûõ
è óãëåâîäîðîäíûõ ñòðóêòóðàõ êàê íîâîì òèïå ìîëåêóë óãëû ìåæ äó C� C�ñâÿçÿìè â ïðèí-
öèïå äîëæíû îòëè÷àòüñÿ îò çíà÷åíèé, ïðèíèìàåìûõ äëÿ îáû÷íû õ îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë
â ñîîòâåòñòâèè ñ òåîðèåé ãèáðèäèçàöèè s, p�îðáèòàëåé àòîìàóãëåðîäà. Ïîýòîìó îáíàðó-
æåíèå è ñèíòåç íîâûõ óãëåðîäíûõ è óãëåâîäîðîäíûõ àðõèòåêòó ð áóäåò, âåðîÿòíî, ñâÿçàí
148 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, • 5
ñ ïîèñêîì ðåàêöèîííûõ óñëîâèé, ñïåöèôè÷åñêèõ äëÿ ïîñòðîåí èÿ òîëüêî ñòðîãî îïðåäåëåí-
íîé àðõèòåêòóðû. Îáðàçîâàíèå ìîëåêóë óãëåðîäà C20 ïðè äèññîöèàöèè ãàëîãåíîâîäîðîäà
C20HBr 13 â ãàçîâîé ôàçå, à óãëåâîäîðîäà C36H4 â óñëîâèÿõ èñïàðåíèÿ óãëåðîäà ïðè ëàçåð-
íîé èìïóëüñíîé îáðàáîòêå ãðàôèòà ëèøü ïîäòâåðæäàþò äàííîå ñîîáðàæåíèå. Ìîëåêóëû
ôóëëåðåíà òàêæå îáðàçóþòñÿ â óñëîâèÿõ èñïàðÿþùåãîñÿ óãëåðîäà â ïðîöåññàõ ýëåêòðîäó-
ãîâîé è ëàçåðíîé îáðàáîòêè ãðàôèòà. Îäíàêî, êàê ìû ïîëàãàåì , ãëàâíûì ôàêòîðîì, îïðå-
äåëÿþùèì îáðàçîâàíèå èìåííî øàðîîáðàçíûõ ìîëåêóë óãëåðîä à, ÿâëÿåòñÿ íå ñòîëüêî âûñî-
êàÿ òåìïåðàòóðà, íåîáõîäèìàÿ äëÿ ãåíåðèðîâàíèÿ àòîìîâ óãë åðîäà, ñêîëüêî ÷ðåçâû÷àéíî
âûñîêèé ãðàäèåíò êàê ïî òåìïåðàòóðå (áîëåå 2000 Ê), òàê è äàâ ëåíèþ íà ìàðøðóòå îò èñïà-
ðåíèÿ óãëåðîäà äî êîíäåíñàöèè åãî ìîëåêóë. Ïîýòîìó ñòîëü ýô ôåêòèâíûì íà óâåëè÷åíèå
âûõîäà ôóëëåðåíà îêàçûâàåòñÿ âåñü íàáîð òåõíîëîãè÷åñêèõ ï ðèåìîâ [2], íàïðàâëåííûé íà
ïîâûøåíèå ýòîãî ãðàäèåíòà, â ÷àñòíîñòè ðàñøèðåíèå ãàçà è óì åíüøåíèå äëèíû ïðîëåòà
ôóëëåðåíà ñ íåïðåìåííûì è ñóùåñòâåííûì ïîíèæåíèåì òåìïåðà òóðû ïîäëîæêè äëÿ åãî
êîíäåíñàöèè.
Êàê ðàíåå íàìè áûëî ïîêàçàíî [3], çàìåòíîå èñïàðåíèå óãëåðî äà (êàê è êðåìíèÿ) ïðîè-
ñõîäèò è ïðè çíà÷èòåëüíî áîëåå íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ (íèæå 11 00 � Ñ) è îñîáåííî â îê-
ðåñòíîñòÿõ ëîêàëüíîãî áîëåå âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî (èç-çà ýêçîòåðìè÷íîñòè ðåàêöèè) íà-
íîöåíòðà îáðàçîâàíèÿ êàðáèäà êðåìíèÿ, ÷òî è îáåñïå÷èâàåò ð îñò åãî àíèçîòðîïíûõ ÷àñòèö
èç àòîìîâ Si è Ñ. Îäíàêî â äàííûõ ðåàêöèîííûõ óñëîâèÿõ òåìïåð àòóðíûé ãðàäèåíò (íå
áîëåå 300 Ê) ñóùåñòâóåò ëèøü â îêðåñòíîñòÿõ íàíîöåíòðà, ïîý òîìó ãåíåðèðóåìûå àòîìû
óãëåðîäà íàõîäÿòñÿ ïðàêòè÷åñêè â áåçãðàäèåíòíûõ, ðàâíîâå ñíûõ ðåàêöèîííûõ óñëîâèÿõ.
Âîçìîæíî, ÷òî àòîìû óãëåðîäà, íå äîñòèãàþøèå íàíîöåíòðà ðîñ òà àíèçîòðîïíûõ ÷àñòèö
SiÑ, áóäóò îáðàçîâûâàòü C� C-ñâÿçè è, òàêèì îáðàçîì, ó÷àñòâîâàòü â ïîñòðîåíèè óãëåðîä-
íîé àðõèòåêòóðû (êàê, íàïðèìåð, íàíîòðóáêè èëè îíèîí, òàê è íîâîé), íî íåîáÿçàòåëüíî
ñîñòàâëåííîé èç ãðàôåíîâûõ ëèñòîâ. Î ñïîñîáíîñòè ó÷àñòèÿ à òîìîâ Ñ è Si â ðåàêöèè âíå
âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî íàíîöåíòðà èç ðàñïëàâëåííîãî êðåìí èÿ (íà êîòîðîì îñóùåñòâëÿåòñÿ
ðîñò íèòåâèäíîãî SiÑ) ñâèäåòåëüñòâóåò ôàêò îáðàçîâàíèÿ â ýòèõ æå ðåàêöèîííûõ óñëîâèÿõ
SiÑ òðóá÷àòîé ñòðóêòóðû [3]. Ñðåäè ìíîæåñòâà âûñîêîòåìïåð àòóðíûõ íàíîöåíòðîâ ðîñòà
àíèçîòðîïíûõ íàíî÷àñòèö SiÑ ñóáëèìàöèÿ àòîìîâ Ñ, à òàêæå è S i ñ ïîñòðîåíèåì èõ àíèçî-
òðîïíûõ ÷àñòèö ìîæåò áûòü êðàéíå îãðàíè÷åííîé, ïîýòîìó îáí àðóæåíèå ìèêðîïðèìåñíûõ
êîëè÷åñòâ ïîñëåäíèõ â ïðîäóêòå ïðåäïîëàãàåò íåñêîëüêî èíî é ïîäõîä äëÿ àòòåñòàöèè ïðî-
äóêòà. Íàïîìíèì ëèøü, ÷òî óíèêàëüíîå îòêðûòèå ÓÍ â 1991 ã. Èæ èìîì [4] ñîñòîÿëîñü
áëàãîäàðÿ èñïîëüçîâàíèþ íåñòàíäàðòíîãî ìåòîäà äëÿ íàáëþä åíèÿ óæå õîðîøî èçó÷åííîãî
(êàê ñ÷èòàëîñü) êàòîäíîãî óãëåðîäíîãî êîíäåíñàòà.
Îòëè÷èòåëüíàÿ îñîáåííîñòü ïðîâåäåííîãî íàìè èññëåäîâàíè ÿ ñîñòîèò â êîìïëåêñíîì
ïîäõîäå ê èçó÷åíèþ ìîðôîëîãèè ÷àñòèö êàðáèäîêðåìíèåâîãî ï ðîäóêòà íå òîëüêî, êàê ýòî
îáû÷íî áûâàåò, íà íàíî- è ìèêðîóðîâíå ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè, íî è íà
ìàêðîóðîâíå ïîñðåäñòâîì îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè.  ïîëÿðè çîâàííîì ñâåòå ïðåäîñòàâ-
ëÿåòñÿ óíèêàëüíàÿ âîçìîæíîñòü äîïîëíèòåëüíî, ïî ñðàâíåíè þ ñ ðåíòãåíîôàçîâûì àíàëè-
çîì, èäåíòèôèöèðîâàòü èçîëèðîâàííóþ ìàêðî- èëè ìèêðî÷àñò èöó, ñîäåðæàùóþñÿ â ïðîäó-
êòå, ïî òèïó êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû (èçîòðîïíûå èëè àíè çîòðîïíûå), ñòåïåíè êðèñ-
òàëëè÷íîñòè (àìîðôíûå èëè êðèñòàëëè÷åñêèå), öâåòó è åå ïðî çðà÷íîñòè. Èñïîëüçîâàíèå
êðèñòàëëîîïòè÷åñêîãî ìåòîäà äëÿ àòòåñòàöèè òâåðäîôàçíîã î ïðîäóêòà ðåàêöèè íà ðàçíûõ
ñòàäèÿõ åå ïðîõîæäåíèÿ ïîçâîëÿåò òàêæå âûÿâèòü ïðèñóòñòâè å áèïðîäóêòîâ (îñîáåííî ñî-
äåðæàùèõñÿ â âèäå ìèêðîïðèìåñåé), ÷òî ñïîñîáñòâóåò ëó÷øåì ó ïîíèìàíèþ ìåõàíèçìà
îñíîâíîãî ìàðøðóòà ðåàêöèè ìåæäó òâåðäîôàçíûìè ðåàãåíòàì è. Ëèìèòèðóþùèì â ïðè-
ISSN 1025-6415 Äîïîâiäi Íàöiîíàëüíî¨ àêàäåìi¨ íàóê Óêðà¨íè , 2007, •5 149
ìåíåíèè ýòîãî ìåòîäà ðàçìåð àíàëèçèðóåìûõ ÷àñòèö íå äîëæåí áûòü ìåíåå 2�3 ìêì. Àí-
èçîòðîïíûå ÷àñòèöû êàê íèòåâèäíûå, òàê è òðóá÷àòûå � íàèáîë åå ïîäõîäÿùèå îáúåêòû
äëÿ èçó÷åíèÿ.
 íàñòîÿùåì ñîîáùåíèè ïðåäñòàâëåíû îðèãèíàëüíûå ýêñïåðèì åíòàëüíûå ðåçóëüòàòû,
ïîêàçûâàþùèå, ÷òî â ðåàêöèîííûõ óñëîâèÿõ çàðîæäåíèÿ è ðîñò à àíèçîòðîïíûõ íàíî÷àñ-
òèö êàðáèäà êðåìíèÿ èç èñïàðÿþùèõñÿ àòîìîâ Si è Ñ ôîðìèðóþòñ ÿ òàêæå àíèçîòðîïíûå
ìàêðî÷àñòèöû óãëåðîäà â âèäå ïðîçðà÷íûõ â áîëüøèíñòâå ñâîå ì îêðàøåííûõ (çåëåíûõ,
ãîëóáûõ, êðàñíûõ) íèòåé è ëåíò.
Îïûòû ïî îïòèìèçàöèè óñëîâèé ïîëó÷åíèÿ ïðîçðà÷íûõ íèòåâèä íûõ êðèñòàëëîâ ïðîâå-
äåíû íà óñòàíîâêå, îïèñàííîé íàìè ðàíåå [3], äëÿ ñèíòåçà íèò åâèäíûõ è òðóá÷àòûõ àíèçî-
òðîïíûõ íàíî÷àñòèö SiÑ ïðè èñïîëüçîâàíèè â êà÷åñòâå ðåàãåí òîâ ïîðîøêîîáðàçíûõ Si è Ñ.
 èññëåäîâàíèè ïîñðåäñòâîì îïòè÷åñêîãî ìèêðîñêîïà, â ïåðâ óþ î÷åðåäü, áûëè èñïîëüçîâà-
íû îáðàçöû SiÑ, ñèíòåçèðîâàííûå èç ïîðîøêîâ êðåìíèÿ è óãëåð îäà, ðåçóëüòàòû èçó÷åíèÿ
êîòîðûõ ñ ïîìîùüþ ðåíòãåíîôàçîâîãî àíàëèçà è ýëåêòðîííîé ì èêðîñêîïèè áûëè ïðåäñòàâ-
ëåíû è îáñóæäåíû íàìè ðàíåå [3].
Ïðîäóêò, ïîëó÷åííûé íà ðàçíûõ ñòàäèÿõ ïðîõîæäåíèÿ ðåàêöèè , àòòåñòîâàëè ïîñðåäñò-
âîì ðåíòãåíîôàçîâîãî (Äðîí ÓÌ-1 ñ Ê � -èçëó÷åíèåì è íèêåëåâûì ôèëüòðîì) è êðèñòàëëî-
îïòè÷åñêîãî (ÌÈÍ 8 â ïîëÿðèçîâàííîì æåëòîì (Na) ñâåòå) ìåòî äîâ àíàëèçà. Çà èçìåíå-
íèåì ìîðôîëîãèè ÷àñòèö ïðîäóêòà íàáëþäàëè ïîñðåäñòâîì ñêà íèðóþùåé (Superprobe-733)
è òðàíñìèññèîííîé (ïðèáîð JEOL, JEM-100CX) ýëåêòðîííîé, à òàêæå îïòè÷åñêîé ìèêðî-
ñêîïèè. Êà÷åñòâåííûé õèìè÷åñêèé àíàëèç èçâëå÷åííûõ èç ïðî äóêòà îòäåëüíûõ ïðîçðà÷-
íûõ ìàêðîíèòåé îñóùåñòâëÿëè ñ èñïîëüçîâàíèåì ýëåêòðîííî- ìèêðîñêîïè÷åñêîãî ðåíòãåíî-
ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçàòîðà (Camebax-5X-50). Íåêîòîðûå îá ðàçöû èññëåäîâàëè ïîñðåäñòâîì
ýëåêòðîííî-çîíäîâîãî ìèêðîàíàëèçàòîðà (Superprobe-733 ), à òàêæå ìèêðîðàìàíîâñêîé ñïå-
êòðîñêîïèè ñ èîí-àðãîííûì ëàçåðîì (âîçáóæäåíèå ïðè 514; 63 3 è 785 íì).
Îáíàðóæåíî, ÷òî â áîëüøèíñòâå (â 46 èç 54) ïðîäóêòîâ ïðèñóòñ òâóþò, êàê ïðàâèëî,
îêðàøåííûå â ðàçëè÷íûå öâåòà àíèçîòðîïíûå ÷àñòèöû (íèòè, ë åíòû) äëèíîé äî 30 ìì
è äèàìåòðîì áîëåå 30 ìêì (ðèñ. 1). Íåêîòîðûå íèòè âèäíû äàæå í åâîîðóæåííûì ãëàçîì.
Êîëè÷åñòâî îêðàøåííûõ íèòåé â êàæäîì èç îáðàçöîâ (ïðè óâåëè ÷åíèè äàæå â 56 ðàç) äîñòà-
òî÷íî îãðàíè÷åíî, òîãäà êàê îêðàøåííûõ èçîòðîïíûõ ÷àñòèö â îîáùå íå áûëî îáíàðóæåíî.
Ñîïîñòàâëåíèå äàííûõ íàáëþäåíèé ïðîäóêòîâ ïîñðåäñòâîì îï òè÷åñêîé è ýëåêòðîííîé ìèê-
ðîñêîïèè äàëî îñíîâàíèå ïðåäïîëîæèòü, ÷òî íàèáîëåå çàìåòí îå êîëè÷åñòâî îêðàøåííûõ
íèòåé îáðàçóåòñÿ â òåõ îáðàçöàõ, êîòîðûå, íàðÿäó ñ íàíîíèòÿ ìè SiÑ, ñîäåðæàò è òðóá÷àòûå
àíèçîòðîïíûå íàíî÷àñòèöû (ðèñ. 2, à).
Èññëåäîâàíèå â ïîëÿðèçîâàííîì ñâåòå îáíàðóæåííûõ íèòåé ïî êàçàëî, ÷òî áîëüøèíñòâî
èç íèõ � ýòî ïðîçðà÷íûå äâóïðåëîìëÿþùèå (àíèçîòðîïíûå) êðè ñòàëëû ñ ïðåèìóùåñòâåí-
íî íàïðàâëåííîé êðèñòàëëèçàöèåé (óãàñàíèå âîëíèñòîå). Ïð èìå÷àòåëüíî, ÷òî íàïðàâëåíèå
êðèñòàëëèçàöèè ïî äëèíå íèòè èíîãäà êàðäèíàëüíî ìåíÿåòñÿ, ÷òî ñêàçûâàåòñÿ íà èçìå-
íåíèè ìîðôîëîãèè ÷àñòèöû. Ëèøü òîëüêî íåêîòîðûå èç íèòåé ìî íîêðèñòàëëè÷åñêèå (ãàñ-
íóò îäíîâðåìåííî). Âñå (áîëåå 50) èññëåäîâàííûå ìàêðîíèòè õ àðàêòåðèçóþòñÿ ïðàêòè÷åñêè
îäíèì è òåì æå çíà÷åíèåì êîýôôèöèåíòà äâóïðåëîìëåíèÿ ( n), ðàâíûì ïðèìåðíî 1,575�
1,580, ÷òî íàèáîëåå áëèçêî ê çíà÷åíèþ n êâàðöà (1;554ng è 1543np). Îòìåòèì, ÷òî SiC, Si,
è SiO, îáðàçîâàíèå êîòîðûõ, òàêæå êàê è êâàðöà, â äàííûõ ðåàê öèîííûõ óñëîâèÿõ ìîæ-
íî áûëî áû ñ÷èòàòü âïîëíå äîïóñòèìûì, õàðàêòåðèçóþòñÿ çíà÷ èòåëüíî áîëåå âûñîêèì n
(áîëåå 2,3), à � -SiÑ, SiÎ è Si, ê òîìó æå, êóáè÷åñêèå (èçîòðîïíûå, à íå àíèçîò ðîïíûå) êðèñ-
òàëëû. Ê ñîæàëåíèþ, ïðîâåñòè õèìè÷åñêèé è (èëè) ðåíòãåíîôà çîâûé àíàëèç ìàêðîíèòåé
150 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, • 5
Ðèñ. 1. Èçîáðàæåíèÿ îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè ïðîçðà÷íîãî íè òåâèäíîãî óãëåðîäà:
à � íàõîæäåíèå íèòè â êàðáèäîêðåìíèåâîì ïðîäóêòå; á � èçâëå÷åííûå èç íåñêîëüêèõ êàðáèäîêðåìíèåâûõ
ïðîäóêòîâ íèòè â îñíîâíîì êîðè÷íåâîãî öâåòà; â � ïðîçðà÷íûå îêðàøåííûå ëåíòû; ã � îäèí èç êîíöîâ
ïðîçðà÷íîé êðàñíîé íèòè; ä � ñòðóêòóðà êîðè÷íåâîé íèòè â ðàçëîìå; å � èçîáðàæåíèå ïðîçðà÷íîé íèòè
â èììåðñèîííîé æèäêîñòè ñ êîýôôèöèåíòîì äâóïðåëîìëåíèÿ, ð àâíûì 1,546
ïîêà íå ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì èç-çà èõ ìàëîãî êîëè÷åñòâ à. Ïîýòîìó õèìè÷åñêèé ñîñòàâ
òîëüêî îòäåëüíûõ ðàçíîãî öâåòà ìàêðîíèòåé áûë îöåíåí ñ ïîìî ùüþ ðåíòãåíîñïåêòðàëüíîãî
àíàëèçàòîðà (Camebax). Âèäíî (ðèñ. 3), ÷òî îñíîâíûì ýëåìåíò îì íèòåé ÿâëÿåòñÿ óãëåðîä.
Óãëåðîä ïðèñóòñòâóåò â íàèáîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ â êàæäîé èç èññëåäîâàííûõ (áîëåå 15)
îáðàçöàõ. Â òî æå âðåìÿ, êðåìíèé è êèñëîðîä ñîäåðæàòñÿ íå âî â ñåõ ìàêðîíèòÿõ è ëèøü
â ïðèìåñíûõ êîëè÷åñòâàõ. Ýëåêòðîííî-çîíäîâûé ìèêðîàíàëè ç ìàêðîíèòåé (ñì. ðèñ. 2, á) íà
Superprobe-733 òàêæå ïîêàçàë, ÷òî óãëåðîä ñîäåðæèòñÿ âî âñåõ 5 èññëåäîâàííûõ îáðàçöîâ,
òîãäà êàê êðåìíèé â äâóõ ìàêðîíèòÿõ âîîáùå íå îáíàðóæåí.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, èç ìèêðîðàìàíîâñêèõ ñïåêòðîâ ñëåäóåò (ðè ñ. 4), ÷òî ïðîçðà÷íàÿ ìàê-
ðîíèòü íå ñîîòâåòñòâóåò êâàðöó íåñìîòðÿ íà áëèçîñòü çíà÷åí èé èõ êîýôôèöèåíòîâ äâóïðå-
ëîìëåíèÿ, ïîñêîëüêó íè íà îäíîé èç òðåõ êðèâûõ íå ïðîÿâëÿåòñ ÿ äàæå îñíîâíîé, íàèáîëåå
èíòåíñèâíûé ïèê (ïðèìåðíî 125 ñì � 1), õàðàêòåðíûé äëÿ êâàðöà [5]. Îòñóòñòâóþò òàêæå
è ìåíåå èíòåíñèâíûå ëèíèè êâàðöà (ïðè 275 è 475 ñì � 1). Âìåñòå ñ òåì, åäâà, íî çàìåòíû
ïèêè ïðè 530 è 300 ñì � 1. Åñëè ó÷åñòü, ÷òî äëÿ êðåìíèÿ ëèíèÿ ïðè 521 ñì � 1 ÿâëÿåòñÿ
ãëàâíîé [6], à ïðè 300 ñì � 1 � ñîïóòñòâóþùåé, òî ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî íàáëþäàåìûå
â ñïåêòðàõ ëèíèè îòíîñÿòñÿ ê Si-ñîäåðæàùåìó ñîåäèíåíèþ. Îò ìåòèì, ÷òî îñíîâíûå ïèêè,
õàðàêòåðíûå äëÿ � -SiÑ, ïðîÿâëÿþòñÿ ïðè 789 è 972 ñì � 1 [6, 7].
Óíèêàëüíûì â ìîðôîëîãèè îáíàðóæåííûõ ïðîçðà÷íûõ ìàêðîíèò åé óãëåðîäà ÿâëÿåòñÿ
ñòðóêòóðà îäíîãî èç èõ êîíöîâ (ñì. ðèñ. 1, 2, á), ÷òî, íåñîìíåííî, ïðîëèâàåò ñâåò íå òîëüêî
íà ìèêðîñòðóêòóðó âñåé íèòè, íî è íà ìåõàíèçì åå ôîðìèðîâàíè ÿ. Â ðàçëîìå íèòè òàêæå
âèäíû îòäåëüíûå ìåíüøåãî äèàìåòðà íèòè è, ñëåäîâàòåëüíî, ó ãëåðîäíûå ìàêðîíèòè, ïî
ISSN 1025-6415 Äîïîâiäi Íàöiîíàëüíî¨ àêàäåìi¨ íàóê Óêðà¨íè , 2007, •5 151
Ðèñ. 2. Èçîáðàæåíèÿ ñêàíèðóþùåé ( à) è òðàíñìèññèîííîé ( á) ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè ìàêðîíèòåé ( à)
è íàíîñòðóêòóð ( á), îáíàðóæåííûõ â íàíîíèòåâèäíîì êàðáèäå êðåìíèÿ
ñóòè, ÿâëÿþòñÿ êàíàòàìè. Îêîí÷àíèå ìèêðîíèòåé ñâå÷êîîáðà çíîå, íî èíîãäà è â ôîðìå
êðþ÷êà. Íå èñêëþ÷åíî, ÷òî ìèêðîíèòè â äåéñòâèòåëüíîñòè ÿâë ÿþòñÿ òðóáêàìè.
Òàêèì îáðàçîì, íàìè âïåðâûå îáíàðóæåíî íîâîå ñîñòîÿíèå óãë åðîäà â âèäå ïðîçðà÷íûõ
íèòåâèäíûõ àíèçîòðîïíûõ êðèñòàëëîâ. Èõ ðîñò ïðîòåêàåò ïàð àëëåëüíî ñ ôîðìèðîâàíè-
åì íèòåâèäíûõ è òðóá÷àòûõ íàíîñòðóêòóð SiÑ èç àòîìîâ Si è Ñ. Ñ ëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî
ïåðâûå îáíàðóæåííûé íàìè ôàêò îáðàçîâàíèÿ íàíîòðóáîê êàðá èäà êðåìíèÿ, áûë çàòåì
ïîäòâåðæäåí â ðàáîòàõ [8�11]. Áîëåå òîãî, â ñòàòüå [11] óáåäèòåëüíî ïîêàçàíî, ÷òî íàíî-
òðóáêè SiÑ, ôîðìèðóåìûå ïðè òåìïåðàòóðàõ ìåíåå 1000 � Ñ íà ïîâåðõíîñòè êðåìíèÿ ïðè
âçàèìîäåéñòâèè SiO è ìíîãîñòåííûõ ÓÍ, èìåþò ñëîèñòóþ ñòðóê òóðó, â êîòîðîé ìåæñëîåâîå
ðàññòîÿíèå çàìåòíî (óâåëè÷åíî íà 0,10�0,20 íì) îòëè÷àåòñÿ îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó {111}-ñëî-
ÿìè â � -SiÑ (0,25 íì). Â ñîîòâåòñòâèè ñ âàëåíòíûì ñîñòîÿíèåì àòîìî â êðåìíèÿ è óãëåðîäà,
îïðåäåëåííûõ èç ñïåêòðîâ ïîòåðü íèçêîýíåðãåòè÷åñêèõ ýëåê òðîíîâ, àâòîðû [11] çàêëþ÷èëè,
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, • 5
Ðèñ. 3. Ñïåêòðû ðåíòãåíîñïåêòðàëüíîãî ìèêðîàíàëèçà ( à, á) äâóõ ïðîçðà÷íûõ íèòåé óãëåðîäà
Ðèñ. 4. Ðàìàíîâñêèå ñïåêòðû ïðîçðà÷íîé ìàêðîíèòè
÷òî â ïîëó÷åííîé íàíîòðóáêå ðåàëèçóåòñÿ � -ñâÿçü ìåæäó àòîìàìè Si è Ñ è ïîòîìó ñëîè-
ñòûå íàíîòðóáêè SiÑ � ýòî íîâûé ïîëèòèï êàðáèäà êðåìíèÿ. Íåë üçÿ çäåñü îñòàâèòü áåç
âíèìàíèÿ, ÷òî ýòè ñòîëü óáåäèòåëüíûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðå çóëüòàòû ïî îïèñàíèþ èìåí-
íî ñëîèñòîé ñòðóêòóðû íàíîòðóáîê SiÑ, â ðàáîòå [12] ïîäâåðã àþòñÿ ñîìíåíèþ, â íåêîòîðîé
ñòåïåíè ýòè ðåçóëüòàòû äàæå èñêàæàþòñÿ. Àâòîðû [12] ïîëàãàþò, ÷òî, ïîñêîëüêó �ñóùåñòâî-
âàíèå îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ èçîëèðîâàííûõ ïëîñêèõ SiÑ-ñëî åâ íè ðàçó ýêñïåðèìåíòàëüíî
íå îáíàðóæåíî�, òî ïðèâåäåííûå â ñòàòüå [11] äàííûå î ñëîèñò îé ñòðóêòóðå íàíîòðóáêè
�íåëüçÿ ñ÷èòàòü äîêàçàòåëüñòâîì ñóùåñòâîâàíèÿ îáû÷íûõ ñë îèñòûõ SiÑ íàíîòðóáîê�. Àð-
ãóìåíò áîëåå, ÷åì ñîìíèòåëüíûé [12]. Îòäåëüíûå �èçîëèðîâà ííûå ïëîñêèå ñëîè� óãëåðîäà
ISSN 1025-6415 Äîïîâiäi Íàöiîíàëüíî¨ àêàäåìi¨ íàóê Óêðà¨íè , 2007, •5 153
(ãðàôåíîâûå ëèñòû) âñå åùå ýêñïåðèìåíòàëüíî íå îáíàðóæåíû , õîòÿ îäíîñòåííûå è ìíî-
ãîñòåííûå ÓÍ óæå áàíàëüíû. Åùå ðàç îòìåòèì, ÷òî âñå íåîáõîäè ìûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå
ðåçóëüòàòû, êîòîðûå ìîãóò óêàçûâàòü, ÷òî SiÑ íàíîòðóáêà èì ååò ñëîèñòóþ ñòðóêòóðó, â [11]
ïðèâåäåíû. Ïîñêîëüêó ñòàòüÿ [12], â ïðèíöèïå, ñîäåðæèò ÷ðå çâû÷àéíî ìíîãî íåòî÷íîñòåé,
â òîì ÷èñëå è â õèìè÷åñêîì îòíîøåíèè, ïîëàãàåì, ÷òî åå àâòîðû âûáðàëè íå ñòîëü óäà÷íûé
îáúåêò äëÿ àíàëèçà ÷óæèõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðåçóëüòàòîâ.
1. Ïóë ×., Îóýíñ Ô. Íàíîòåõíîëîãèè. � Ìîñêâà: Òåõíîñôåðà, 2004. � 336 ñ.
2. Òðåôèëîâ Â. È., Ùóð Ä. Â. Ôóëëåðåíû � îñíîâà ìàòåðèàëîâ áóäóùåãî. � Êèåâ: Èçä-âî ÀÄÅÔ , 2001. �
148 ñ.
3. Õàðëàìîâ À. È., Êèðèëëîâà Í. Â., Êàâåðèíà Ñ. Í. Ïîëûå íàíîñòðóêòóðû êàðáèäà êðåìíèÿ // Òåîðåò.
è ýêñïåðèì. õèìèÿ. � 2002. � 38, • 4. � Ñ. 232�237.
4. Iijima. S. Helical microtubules of graphite carbon // Nature. � 1991. � 354. � P. 56�581.
5. Furuichi H. Transformation of SiO 2 to amorphous state by shearing // Phys. Rev. B. � 2003. � 64. �
P. 075414�075418.
6. Kholmanov I., Kharlamov A. I., Milani P. et al. A Simple Method for the Synthesis of Silicon Carbide
Nanorods // J. Nanosci. and Nanotechnol. � 2002. � 2, No 5. � P. 453�456.
7. Wei B. Q., Ward J. W., Vajtai R. et al. Simultaneous growth of silicon carbide nanorods and carbon
nanotubes by chemical vapor deposition // Chem. Phys. Let. � 2002. � 354. � P. 264�268.
8. Keller N., Pham-Huu C., Ehret G. et al. Synthesis and characterization of medium surface area silicon
carbide nanotube // Carbon. � 2003. � 41. � P. 2131�2139.
9. Taguchi T., Igawa N, Yamamoto H. Synthesis of Silicon Carbide Nanotubes // J. Am. Ceram. Soc. �
2005. � 8. � P. 459�461.
10. Pham-Huu C., Keller N., Ehret G. et al. The �rst Preparation of Silicon Carbide Nanotubes by Shape
Memory Synthesis and Their Catalytic Potential // J. Cataly sis. � 2001. � 200. � P. 400�410.
11. Sun X. H., Li C. P., Wong W. K. et al. Formation of Silicon Carbide Nanotubes and Nanowires via Re action
of Silicon (from Disproportionation of Silicon Monoxide) w ith Carbon Nanotubes // Ibid. � 2002. � 124. �
P. 14464�14471.
12. Ïîêðîïèâíûé Â. Â., Ñèëåíêî Ï. Ì. Íàíîòðóáêè è íàíîòðóá÷àòûå âîëîêíà èç êàðáèäà êðåìíèÿ: ñèí òåç,
ñòàáèëüíîñòü, ñòðóêòóðà è êëàññèôèêàöèÿ // Òåîðåò. è ýêñïå ðèì. õèìèÿ. � 2006. � 42, • 1. � Ñ. 3�13.
Ïîñòóïèëî â ðåäàêöèþ 06.11.2006Èíñòèòóò ïðîáëåì ìàòåðèàëîâåäåíèÿ
èì. È. Í. Ôðàíöåâè÷à ÍÀÍ Óêðàèíû, Kèåâ
Êèåâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò
èì. Òàðàñà Øåâ÷åíêî
Óíèâåðñèòåò Âèíäçîð, Êàíàäà
154 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, • 5
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1912 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T05:10:25Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Харламов, А.И. Кириллова, Н.В. Зайцева, З.А. Смирнов, В.П. Головкова, М.Е. Алварез-Пуэбла, Р. 2008-09-03T13:13:20Z 2008-09-03T13:13:20Z 2007 Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы / А.И. Харламов, Н.В. Кириллова, З.А. Зайцева, В.П. Смирнов, М.Е. Головкова, Р. Алварез-Пуэбла // Доп. НАН України. — 2007. — N 5. — С. 148-154. — Библиогр.: 12 назв. — рус. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1912 661.551:546.621 For the first time, carbon as transparent thread-like anisotropic crystals is obtained. Their growth is carried out under reactionary conditions ensuring the generation of atoms of carbon (and also silicon) owing to the thermal evaporation (at temperatures higher than 1000 °С) of isotropic particles of carbon (and silicon). The transparent threads of carbon are formed in parallel with the formation of thread-like and tubular nanostructures of silicon carbide. The extremely original, inherent probably only in transparent carbon, morphology of the end of thread-like crystals (the macrothread end consists of a lot of microthreads) is revealed. The chemical composition of microthreads is determined by microanalyzers (Camebax-5X-50 and Superprobe-733) and by Raman spectroscopy with an ion — аrgon laser. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Хімія Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы Article published earlier |
| spellingShingle | Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы Харламов, А.И. Кириллова, Н.В. Зайцева, З.А. Смирнов, В.П. Головкова, М.Е. Алварез-Пуэбла, Р. Хімія |
| title | Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы |
| title_full | Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы |
| title_fullStr | Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы |
| title_full_unstemmed | Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы |
| title_short | Новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы |
| title_sort | новое состояние углерода: прозрачные нитевидные анизотропные кристаллы |
| topic | Хімія |
| topic_facet | Хімія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1912 |
| work_keys_str_mv | AT harlamovai novoesostoânieuglerodaprozračnyenitevidnyeanizotropnyekristally AT kirillovanv novoesostoânieuglerodaprozračnyenitevidnyeanizotropnyekristally AT zaicevaza novoesostoânieuglerodaprozračnyenitevidnyeanizotropnyekristally AT smirnovvp novoesostoânieuglerodaprozračnyenitevidnyeanizotropnyekristally AT golovkovame novoesostoânieuglerodaprozračnyenitevidnyeanizotropnyekristally AT alvarezpuéblar novoesostoânieuglerodaprozračnyenitevidnyeanizotropnyekristally |