Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века
Подождите немного. Документ загружается.
~64
Глава
7.
Неорганические
фуллерены
и
наностержни
7.3.
Нанотрубы
и
наночастицы
СОСТОящие
из
бора
и
азота
7.3.1.
Бор-углеродно-нитридные
трубы
В
1994-м
исследователи
из
Университета
Париж-Южнь
u
У
М
ти
И
Ниверситета
онпелье
во
Франции
сообщили
о
синтезе
наноразмерных
В,
С
и
N
-со-
держащих
труб
(7.6).
ИХ
метод
заключался
в
помещении
смеси
борного
и
графитового
ПОрошка
в
по
лый
графитовый
анод
с
его
последуюшим
дуго
вым
испарением
в
атмосфере
азота
.
Как
и
в
случае
чисто
углеродных
на
нотруб
,
ВСN-трубы
бы
ли обнаружены
внутри
налета,
образовавшегося
на
катоде.
Им
СОПУГСтвовали
слои
BN
и
BCN
u
,
стекловидныи
углерод
и
чис-
тые
углеРОдные
нанотрубки
и
наночастицы;
элементный
анализ
этих
структур
проводИЛся
С
ИСПО
ЛЬзованием
спектроскопии
низкоэнергетиче
ских электронов
(СНЭЭ).
Были
представлены
два
типа
В-
и
N-содержа
ших
нанотруб
:
волокна
ОТНОсительно
бо
льшого
диаметра
(100-500
нм)
с
нерегулярными
УПлотнениями
и
более
тонкие
трубки
д
линой
до
100
мкм
Было
обнаружено
,
что
в
обоих
случаях
шапки
этих
труб
были
плохо
сфор~
мирсваны
по
сравнению
с
шапками
чистых
эт
лесодных
нан
отруб
пред-
ПОЛОжительно
из-за
того
ч б
'
,
то
о
разовать
Пятичленные
КОльца
в
BCN
-сет-
ках
с
ложнее,
чем
в
чистой
уг
леродной
сетке.
Вероятно,
Что
СЛОЖНость
об
раЗования
шапок
также
объясн
яет
,
почему
в
некоторых
случаях
BCN-TPY-
бы
вырастают
знаЧительно
больше
в
длину
,
чем
обычно
наблюдается
для
углеродных
нан
отруб.
Немного
ПОзднее
после
ВЫхода
французской
рабо
ты
группа
Марвина
Коэна
из
Калифорнийского
Университета
в
Беркли
также
описала
синтез
В
С
N
уб
х
у
z
-
н
а
н
о
т
р
,
и
с
п
о
л
ь
з
у
я
графитовый
анод
в
котором
было
высверлено
Отверстие
для
ВN-стержня
,
и
Дуговое
испа~е
ние
в
гелии
(7.2.3).
Дуговое
испарение
не
единственный
метод
позэчения
BCN-нан
_
тиц
;
М
11
"J
•
очас
,
аурисио
ерронисом
и
его
коллегами
был
описан
метод
ПИРОлитиче-
ского
синтеза
(7.24).
Он
заключался
в
пирояизе
СВ
CN
ВСl
900
1000ОС
з
.
з
при
-
В
С
на
порошке
кобальта,
что
приводило
к
образованию
графитовых
х
y
N
z -
н
а
н
о
в
ол
о
к
о
н и
нанотруб
об
u '
ладающих
целым
диапазоном
морфо-
логии.
По-видимому
,
частицы
кобальта
играют
важную
роль
в
Процессе
Роста,
возможно,
в
качестве
катализатора
.
В
BCN
-СТРУКТУРаХ
о
,
писанных
здесь
,
предполагалось
,
что
атомы
В
и
N
объединяются
в
графиго
В
вую
решетку.
1997
r.
французские
исследователи
описали
Синтез
нан
отруб
и
наночастиц,
которые,
по-видимому,
состояли
из
ПОлностью
углеродных
и
полностью
ВN-слоев
,
а
не
из
слоев
,
содержащих
7.3.
Нанотрубы
и
наночастицы
состоящие
и
з
бора
и
азота
2~
все
три
элемента
.
Эти
структуры
бьmи
приготовлены
путем
дугового
испа
рения
стержня
из
диборида
гафния
и
графита
в
атмосфере
азота.
Элемент
ный
анализ
показал
,
что
большинство
труб
име
ли
структуру
сэндвича
с уг
леродными
слоями
в
центре
и
на
периферии
,
разделенных
несколькими
ВN-слоями
.
Причина
столь
необычной
конфигурации
роста
не
ясна
.
7.3.2.
Нитрид-борные
трубы
и
наначастицы
к
настоящему
времени
несколько
групп
ученых
сообшили
о синтезе
чисто
нитрид
-борных
волокон
.
Были
получены
структуры
с
диаметрами
от
не
ско
льких
микрометров
до
нескольких
нанометров
.
В
1993
г.
исследовате
ли
из
Государственного
Университета
Огайо
сообщили
о
том
,
что
тубулярные
ВN-структуры
с
диаметром
до
3
нм
И
длиной
до
100
мкм МОЖНО
пригото
вить
путем
нагрева
аморфного
BN
до
1100
ОС
(7.26).
Э
т
и
огромные
трубы
не
имели
сходства
с
уг
леродными
нанотрубами
,
но
вскоре
другие
исследова
тели
показали
,
Что
так
же
могут
образовываться
наноразмерные
BN
-трубы,
В
1994-м
французские
исследователи
сообщили
о
синтезе
трубчатых
нит
рид-борных
во
локон
значите
льно
меньшего
размера
с
использованием
ка
талитического
метода
(7.8).
Этот
метод
заключался
в
прохождении
газа
N
2
или
NН
з
через
боридный
катализатор,
такой
,
как
ZrB
2
,
при
температуре
-
l100°C.
Волокна,
полученные
таким
способом,
имели
значительное
сход
ство
с
каталигически
полученными
уг
леродными
нанотрубами,
хотя
и
большего
диаметра
(в
основном
100
нм)
.
Трансмиссионная
электронная
микроскопия
показала,
что эти
трубы
в
структуре
были
скорее
сегментиро
ванными,
чем
непрерывно
трубчатыми
,
а
СНЭ
Э
анализ
подтвердил
,
что
трубы
состоя
ли
из
нитрида
бора
.
Авторы
предпо
ложили,
что
механизм
об
разования
трубы
включает
в
себя
реакцию
между
N
2
или
NН
з
иборидной
частицей,
что
приводит
к
образованию
BN,
который
затем
вы
тесняется
из
частицы
в
виде
трубы.
Синтез
нитрид-борных
нанотруб
с
использованием
техники
дугового
испарения
был
представлен
группой
из
Беркли
в
1995-м
(7.7).
Для
того
что
бы
избежать
возможности
загрязнения
углеродом,
они
не
использовали
в
синтезе
графитовые
компоненты.
Так,
анод
состоял
из
полого
во
льфрамо
вого
стержня
,
в
который
был
вставлен
спрессованный
стержень
из
гекса
гонального
нитрида
бора
,
а
катодом
был
охлажденный
медный
электрод.
Испарение
проводил
ось
в
гелии
в
ус
ловиях
,
подобных
используемым
при
синтезе
углеродных
нанотруб
.
И
снова
нанотрубы
были
обнаружены
внут
ри
катодного
депозита
,
где
им
сопутствовали
осаждения
вольфрама
и
~6
Глава
7.
Н
еорганические
фу
л
л
ерены
и
наностержни
другие,
слабо
определенные
структуры.
Детальное
исследование
нан
отруб
с
помощью
ВРЭМ
показало,
что
они
имели
многослойную
структуру
с
внутренним
диаметром
в
диапазоне
- 1-3
нм
,
внешним
диаметром
- 6-8
нм
и
длиной,
В
основном
превышающей
200
нм.
Межслоевое
расстояние
составляло
примерно
0.33
нм
,
что
согласуется
с
межплоскостным
расстоя
нием
в
объемном
h-BN,
равном
0.333
нм
.
Замкнутых
труб
обнаружено
не
было
.
Вместо
этого
на
концах
ВN-труб
неизменно
находились
плотные
частицы
вольфрама
и
содержащего
вольфрам
материала,
как
показано на
рис.
7.10.
Ро
ль
содержащих
вольфрам
частиц
в
образовании
ВN-нанотруб
не
ясна,
но
очевидно,
что
она
не
сводится
к
каталитической.
Группа
и
з
Беркли
полагает,
что
на
первой
стадии
роста
трубы
эти
частицы
покрыва
ются
ВN-слоями
и
что
В
некоторых
с
лучаях
такие
слои
становятся
откры
тыми
,
и
рост
трубы
продолжается
за
счет
д
о
б
а
вл
е
н
и
я
BN
в
продольном
на
правлении
.
Это
подтверждается
тем,
что
в
испаренном
в
дуге
материале
наблюдается
множество
частиц,
покрытых
BN.
Возможно,
что
процесс
прекращается,
когда
растущий
конец
трубы
случайно
сталкивается
с
дру
гой
содержащей
во
льфрам
частицей.
Рис
.
7.10.
Нитрид-борная
нанотр
у
б
а с
частице
й
н
а
конце
(7.7).
Масштабная
шкала
6
нм
.
7.3.
Нанотр
уби
и
наночастицы
состоящие
из
бора
и
азота
2~
Другой
группой
исследователей
также
бьш
описан
синтез
ВN-нанотруб
с
использованием
дугового
испарения
.
Терронис
с
коллегами
описали
структуры,
полученные
путем
дугового
горения
h-BN
и
тантала
в
атмосфе
ре
азота
(7.27).
В
противоположность
группе
из
Беркли
они
обнаружили,
что
полученные
таким
способом
трубы
в
некоторых
случаях
бьши
замкну
ты
.
Анник
Лузо
С
коллегами
описали
ВРЭМ
исс
ледования
ВN-труб
,
полу
ченных
путем
дугового
разряда
между
HfВ
2
электродами
в
атмосфере
азота
(7.28).
И
снова
они
обнаружили
,
что
некоторые
трубы
были
замкнуты,
а
форма
их
шапок
сильно
отличалась
от
шапок
углеродных
нан
отруб.
На
пример
,
часто
встречались
шапки
с
плоскими
вершинами,
что
проиллюст-
рировано
на
рис
.
7.11.
Рис.
7.11.
Нитрид-борная
нанотруба
с
плоским
концом
.
Масштабная
шка
ла
5
нм
.
Фотография
л
ю
б
е
з
н
о
предост
авлен
а
Анник
Лу
зо
.
Совершенно
другой
подход
к
синтезу
нитрид-борных
наноструктур
был
описан
Булангером
и
его
коллегами
из
Исследовательского
Центра
Атомной
Энергии
в
Саклэй
из
Франции
(7.29).
ЭТИ
исследователи
разрабо
тали
метод
синтеза
ковалентно
связанных
керамических
материалов путем
лазерно-управляемых
газофазовых
реакций.
Чтобы
получить
тонко
дис
пергированный
нитрид
бора
с
помощью
этой
техниКИ
,
они
использовали
реакцию
смеси
аммония
и
трихлорида
бора
.
Полученный
м
атериал
~8
Г
лава
7.
Не
ор
гани
ч
е
с
ки
е
ф
у
ля
ер
ены
и
нан
о
ст
ержни
7.3.
Нанатр
у
бы
и
нан
ача
сти
ц
ы
сос
то
я
щ
ие
и
з
бора
и а
зота
2
~
Р
ис
.
7.13.
Ст
рук
тура
гексагонального
нитр
ид
а
бо
ра
(7.29).
Т
емные
кружоч
ки
соо
тве
тств
ую
т
бо
ру
,
а
светлые
-
азоту
.
7.3.3.
Структура
нитрид-борных
труб
и
наночастиц
~
по
добен
уг
л
еро
д
у
а
гексагональ-
Нитрид
бора по
эл
е
кт
р
о
н н
о
и
с
труктуре
,
ный
нитрид
бора
(h-BN)
имеет
Sp
2-
c
тp
y
ктyp
y
,
весьм
а
похожую
на
графит
,
7
13
Нитрид
-
б
о
р
н
ы
е
ф
у
ллерены
были
синтезирова
как
показано
на
рис.
. .
ны
группой
Смол
ли
(7.33)
и,
как
отмечалось
в
преды
дущем
разделе,
фул-
б
BN
нано
часгицы
бы
ли
полу
чены
с
испо
ль
зование
м
об-
л
е
р
е
н
о
п
о
д
о
ные
-
лучения.
О
днако
м
ало
вероятно
,
ч
то
б
у
де
т
п
олуч
е
н
по
лны
й
анало
г
С
6
0
,
со
-
дер
жащий
то
лько
бор и
а
зот,
та
к
как
образован
ие
пентагональных
колец
контролировался
как
на первоначальной
стадии
,
так
и
при
последующей
тепловой
обработке
в
азоте
при
температура
х
д о
1650
0C.
Они
наб
лю
дали
час
тицы
из
концентрических
обо
лочек
,
с
х
ожих
с
угл
е
р
од
н
ым
и
наночасти
цам
и
,
по
луче
нными
при
д
уго
в
о
м
испарении,
а
также
огромное
многообра
зие
других
структур
,
включая
плоские
графитоподобные
пластинки
со
свернугыми
краями
,
позво
ляя
тем
самым
избе
жа
ть
н
енасыщенные
связи
.
Возможно
,
что
т
ам
та
кже
при
сутс
т
в
о
в
ал
и
п
од
о
бн
ы
е
н
анотр
убам
структуры
,
х
о
т
я
их
изображения
и
не
были
пре
дс
тав
лены
.
Скручен
ные и
за
мкнутые
частицы
н
итрида
бора
были
также пол
учены
пугем
об
лучения
нитрида
бора
внутри
эл
е
к
тр
о
н
н
о
г
о
микроскопа
.
По
ана
л
о
ги
и
с
р
аб
ото
й Угар
т
э
по
произво
дс
тв
у угл
е
род
н
ых
ЛУК
О В
И
ц
(см.
с
ледую
щую
Г
лав
у
)
Ф
лор
иа
н
Б
ан
хар
т
с
ко
лле
г
ам
и
применили
и
н
тенси
вное
об
луче
ние мал
ы
х
об
ласте
й
кристаллического
BN (7.30).
Пре
дпо
лагалось
,
что
э
ф
фект
об
лучения
приведе
т
к
з
а
к
р
уч
и
в
а
н и
ю
и
значально
плоских
с
лоев
и
к
об
ра
зованию
кр
уг
лых
,
луко
ви
чнопо
добны
х
стр
ук
тур
,
как
пока
за
но н
а
рис
.
7.12.
О
днако
сре
ди
скручен
ны
х
B
N-cтpyктyp
,
наб
лю
д
ае
мы
х
э т
и
м
и
исс
ле
до
вате
лями
,
по
лнос
тью
з
а
мкнут
ых
структур не
было
обн
ар
ужено.
Пос
ле
дую
щие
работы
учены
х
и
з
Японии
и
Франции
пока
зали
,
что
замкнутые
нано
ч а
с т
иц
ы
мо
гуг
быть
п
олучены
пугем
об
лучения
нитрид
а
бора
в
ТЭМ
(7.31,
7.32).
Эти
ВN-
<
.ф
у
ллерены
»
б
ыли
или
о
д
нос
ло
йными
или
мно
гос
лойными
и
часто
име
ли
прямоуго
ль
ную форм
у
,
на
п
ом
и
на
ю
щую
ВN-н
анотр
убы
с
плоскими
окончаниями.
A~
I I I
I I I
I I I I
:~
.
:
~
~
;
":-
:
а
I I I I
I I i I
I I 1 I
:~
. .. :
A~
т
с
1
5
пт
Рис.
7.12.
М
ик
росн
имк
и,
и
зо
бр
аж
аю
щи
е
нитр
ид
б о р
а
д
о
(
а
)
и
пос
ле
(Ь)
ин
те
н
с
и
вно
го
о
блуч
ен
и
я
элект
ронам
и
400
кВ
(7.30).
а
Рис.
7.14.
Молеку
лярные
м
одели
ш
апок
дя
я
нитрид-борны
х
труб
(7.27).
Н
:
рис
унка
х
(а)
И
(б)
п
оказа
н
ы
шап
к
и,
со
держ
ащие
три
кв
адрата
,
на
рис.
(
в)
и
(
г)
-
шапки,
с
оде
ржа
щ
ие
че
т
ы
ре
кв
ад
ра
та
И
один
во
с
ьмиутоль
н
ик.
~o
Глава
7.
Неорганuчеекuе
фуллерены
и
наностержни
7.4.
Карбидные
наностержни
2~
•
г
J
б
в
а
N
•
с
о
В
а
с
неизбежностью
привело
бы
к
образованию
В-В
и
N-N
-связей,
которые
с
энергетической
точки
зрения
значительно
менее
выгодны,
чем
В-N-связи
.
С
друтой
стороны,
четырехчленные
В-N-кольца,
могущие
быть
относи
тельно
стабильными,
могут
присутствовать
в
BN
нанотрубных
шапках,
что
обсуждалось
Терронисом
с
коллегами
(7.27).
Эти
авторы
предложили
мо
дель
ВN-шапок,
содержащих
четырехчленные
В-N-кольца
,
как
показано
на
рис.
7.14.
Эти
шапки
имеют
плоскую
Форму,
что
часто
наблюдается
экс
периментально
.
б
д
е
Рис
.
7.15.
Структуры
двух
(4,4)
кресельных
BC
2N
нан
отруб
.
о
В
•
с
N
Рис.
7.16.
Иллюстрация
1iC
нанопрутьев,
полученных
Либером
и
др.
(7.10).
(а)
Оригинальные
углеродные
нанотрубы
,
(б)-(д)
типичные
нано
стержни,
демонстрирующие
кристаллографические
направления,
(е)
микроенимок
высокого
разрешения
,
демонстрирующий
атом
ную
структуру
наностержня
.
~2
Глава
7.
Неорганические
ф
у
л л
ерены
и
нано
стержни
Коэн
с
коллегами
обсуждали
с
т
рук тур
н
ы
е
характеристики
нанотруб
BC
2N
(7.5).
Количество
возможных
структур
для
таких
труб
значительно
больше,
чем
дJIЯ
полностью
углеродных
нанотруб
,
так
как
сушествует
не
сколько
возможных
атомных
конфигураций
для листа
BC
2N.
Рисунок
7.15
показывает
структур
у
дJIЯ
двух
(4,4)
кресельных
ВС
2N-труб,
полученных
путем
сворачивания
различных
атомных
конфигураций.
Отметим,
что
в
обеих
структурах
присутствует
хиральность
,
хотя
соответствующая
им
полностью
углеродная
труба
была
бы
ахиральной.
Также
можно
видеть,
что
две
структуры
отличаются
тем,
что
одна
имеет
непрерывные
цепочки
углеродны
х
атомов,
расположенных
п
о
спирали
вокруг поверхности,
тог
да
как
другая
не
имеет
.
В
принципе
,
ВСN-нанотрубы
должны
замыкаться
легче,
чем чистые
нитрид
-борные
трубы
,
так
как
пятичленные
кольца,
со
держащие
С
,
В
и
N,
должны
быть
относительно
стабильны
.
7.4.
Карбидные
наностержни
Синте
з
наноразмерных
карбидных
стержней
,
предложенный
Либером
с
коллегами,
включает
в
себя
реакцию
уг
л
е
ро
дн
ы
х
нанотруб
с
л
е
туч
и
м
и
ок
сидами
и/или
галогенидами
при
температурах
вб
лизи
1000-1500
0С
(7.10,
7.34).
Исходным
материалом
для
э
т
и
х
э
к
с
п
е
р
и
м
е
н
т
о
в
были
нанотрубы
,
по
луч
енные
каталитически,
а
не
путем
дугового
испарения,
и
поэтому
сво
бодные
от
наночастиц
и
другого
нежелательного
материала
.
В
типичных
экспериментах
обра
зец
из
труб
реагировал
с
летучим
оксидом
ТiO
при
1375°С.
Продукты
реакции
представляли
собой
скорее
жесткие
с
тержни,
чем
тубулярные
структуры
,
а
также
были
более
прямыми
,
чем
оригиналь
ные
нанотрубы.
Примеры
ТiC
нанос
тержней
показаны
на
рис.
7.16.
На
блюдали
различные
морфологии
,
включая
регулярные
пилообразные
структуры,
показанные
на
рис
.
7.16(d) ,
а
иногда
ступенчатые
структуры,
показанные
на
рис.
7
.16(е).
Кристаллографические
направления
были
оп
ределены
с
помощью
электронной
дифракции
и
изображений
высокого
разрешения.
Наностержни
были
приготовлены
из
NbC,
Fе
зС
,
SiC
и
ВС
Х
с
применением
похожих
методов
.
Либер
с
коллегами
измерили модули
Юн
га
для
SiC
наностержней,
полученных
таким
способом
,
и
установили,
что
они
сравнимы
с
теоретическими
расче
тами
для
монокристалла
SiC.
Другие
группы
также
исследовали
синтез
наностержней,
используя
уг
леродные
нанотрубы
в
качестве
прекурсора.
Было
показано,
что
таким
способом
можно
получать
нитридные
,
а
также
карбидные
наностержни.
К
примеру,
китайские
исследователи
получили
нитридогалиевые
наностержни
7.5.
Обсуждение
2~
путем
реакции
паров
Ga20
с
NН
з
в
присутствии
углеродных
нанотруб
(7.35).
Группа
из
Карнеги
Меллон
Университета
приготовили
танта
лкарбидовые
наностержни
и
наночастицы
и
исследовали
их
сверхпроводя
щие
свойства
(7.36).
Потенциал
этого
метода
получения
наноразмерного
материала
действите
льно
велик
.
7.5.
Обсуждение
Новые
неорганические
наноструктуры
,
описанные
в
этой
главе,
ЯВЛЯются
удивительным
побочным
продуктом
фуллереновой
науки.
За
выдающимся
исключением
Дедалуса,
мало
кто
предсказывал
сушествование
стабиль
ных,
замкнутых
х
ал
ь
к
о
г
е
н
идн
ы
х
наночастиц,
да
и
тубулярные
аналоги
гек
сагонального
нитрида
бора
не
рассматривались
до
открытия
их
полностью
углеродных
аналогов
.
Сегодня
,
после
того
как
эти
материалы
синте
зирова
ны
,
они
,
по-видимому
,
открывают
новый
путь
в
исс
ледованиях
структур
ной
неорганической
химии
.
К
примеру,
количество
слоистых
неорганичес
ких
кристаллов
огромно
,
поэтому
можно
предпо
лагать
значите
льную
веро
ятность
синтеза
дальнейших
неорганических
фуллеренов
.
Действите
льно,
группа
Тенне
в
сотрудничестве
с
исс
ледователями
из
Оксфорда
,
недавно
получили
каркасные
структуры
и
нанотрубы
дихлорида
никеля
(7.37).
Воз
можно
,
они
станут
первыми
в
семействе
наноструктур
,
образованных
из
с
лоистых
галогенных
компонентов
.
Определенные
оксиды
также
могут
об
разовывать
фуллереноподобные
структуры
.
К
пример
у
,
треуго
льные
точеч
ные
дефекты
в
V
2
0
s
могут
при
водить
К
образованию
замкнутых
структур;
работа
Аджайяна
с
коллегами
уже
показала,
что
и
зогнутые
слои
V
2
0
s
явля
ются
стабильными
(7.9).
Поскольку
неорганические
нанотрубы
ВN-типа
схожи
друг
с
другом,
их
можно
было
бы
также
синтезировать
и
из
других
А3В5
веществ,
так
как
некоторые
из
них
образуют
слоистые
кристаллы.
Также
открывает
новые
горизонты
идея
испо
льзования
углеродных
нанот
руб
в
качестве
шаблонов
для
синтеза
новых
неорганических
структур,
это
направление
исследований
все
ещё
находится
на
предварительном
этапе.
Работа
по
свойствам
неорганических
фуллеренов
и
нанотруб
также
пока
находится
на
ранней
стадии
развития,
и
в
большинстве
случаев
их
приме
нения
кажутся
далекими
до
воплощения
.
Одно
из
ожидаемых
применений
-
это
идея
использования
наночастиц
WS
2
в
качестве
твердых
смазок,
где
их
появление
кажется
исключительно
многообещающим.
По
BN-
и
BCN-
нанотрубам
была
выполнена
лишь
небольшая
экспериментальной
работа,
однако
Коэн
и
др.
провели
расчеты
их
электронной
структуры,
используя
~4
Глава
7.
Неорганические
фу
ллерени
и
наностержни
метод
сильной
связи
(7.4, 7.5).
Было
установлено,
что
чистые
нитридборные
нанотрубы
являются
полупроводниками
с
запрещенной
щелью,
которая
увеличивается
с
диаметром
трубы,
быстро
достигая
для
значения
h-BN.
Так
же
было
обнаружено,
что
BN
трубы
должны
быть
полупроводниками
как
с
прямой,
так
и
с
непрямой
запрещенной
щелью
в
зависимости
от
геликои
дальности.
BC
2N
нанотр
убы
также
должны
быть
полупроводящими,
И
Коэн
И
др.
предполагают
,
что
они
могут
быть
получены
р-типа
или
п-типа
полу
проводящими
при
слабом
изменении
стехиометрии
труб.
Отличие
в
элек
тронных
свойствах
В- и
N-содержащих
нанотруб
и
полностью
углеродных
труб в
основном
обусловлено
ионным
характером
В-
N
-
с в
я
з
и
,
Жесткости
BN,
ВС
,
BCN
нанотруб
также
обсуждались
теоретиками
(7.38).
Они
пред
сказывают
,
что
значение
модулей
для
этих
труб
должно
быть
лишь
немного
меньше
,
чем
для
чистых
углеродных
н
анотруб
(типично
-900
ГПа).
Измере
ния
колебательной
амплитуды
BN
нанотруб
в
ТЗ
М,
кажется,
подтверждают
ТО
,
что
они
имеют
ОЧень
высокие
модули
(7.39).
Литература
(7.1) L. Pauling. The structure
ofthe
chlor
ites.
Ртс
.
Nat. Acad. Scl. U.S., 16, 578 (1930).
(7.2) R.
Теппе,
L. Margulis,
М
.
Genut
and G. Hodes. Po1yhedra1and cylindrical structures
of
tungst en disulphide.
НаШг
е
,
360,444
(1992) .
(7.3) R.
В.
Капег,
J. Kouvetakis,
С
.
Е
.
WarbIe,
М
.
L. Sattler and N. Bartlett.
Boron-c
arbon-
nitrogen materials
of
graphite-like structure. Mater. Res. Bu/l, 22, 399 (1987) .
(7.4)
А.
Rubio, J. L. Corkill and
М
.
L. Cohen. Theory
of
graphitic
boron
nitride nanotubes.
Phys. Rev.
В,
49, 5081 (1994) .
(7.5)
У.
Miyamoto,
А.
Rubio,
М
.
L.
Cohen
апд
S. G. Louie. Chiral tubu1es
ofhexagonal
BC2N.
Phys. Rev.
В
,
50,4976
(1994) .
(7.6)
О.
Stephan,
Р.
М
.
Ajayan,
С.
Со1liех
,
Ph. Redlich, J.
М
.
Lambert,
Р
.
Bernier and
Р.
Lefin.
Doping graphitic and
сагЬоп
nanotube
structures with
boron
апд
nitrogen. Science, 266, 1683
(1994).
(7.7) N. G.
Chopra,
R. J. Luyken,
К
.
Cherrey,
У
.
Н
.
Crespi,
М.
L.
Cohen
, S. G. Louie
апд
А.
Zettl. Boron nitride
nanotube
s. Science, 269, 966
(~995)
.
(7.8)
Р.
Gleize,
М.
С.
Schou
ler,
Р.
Gadelle and
М
.
СаШеt
.
Growth
oftubu1ar
boron
nitride
щ
aments. J. Mater. Sci., 29, 1575 (1994).
(7.9)
Р.
М.
Ajayan,
О.
Stephan
, Ph . Red1ich and
С.
Соl1iех
.
Carbon
nanotubes
as temp1ates for
meta1 oxide nanocomposites
and
nanostructures. Nature, 375, 564 (1995).
(7.10)
Н.
J. Dai,
Е.
W.Wong,
У
.
Z. Lu, S.
Рап
апд
С.
М
.
Lieber. Synthesis
апд
characterisation
of
carbide nanorods. Nature, 375, 769 (1995) .
(7.11)
Е.
J. W.Whittaker
апд
J. Zussman.
The
characterisation
ofserpentine
minerals
Ьу
X-ray
diffraction.
Mineral. Mag., 31, 107 (1956).
(7.12) J. L.
Hutchison
,
О.
А.
Jefferson
апд
J.
М
.
Thomas. The u1trastructure
of
minera1s as
revea1ed
Ьу
high reso1ution e1ectron microscopy. Sur[. Deftct
Ртр
.
Solids, 6, 320 (1977).
(7.13)
Р.
R. Buseck
апд
J.
М.
Cow1ey. Modu1ated
апд
intergrowth structures in minera1s
апд
e1ectron
пцсговсоре
methods
for their study.
Атеп
Minera/., 68, 18 (1983).
(7.14)
О.
R.
УеЫеп
апд
Р
.
R. Buseck. Serpentine minera1s: intergrowths
and
new combination
structures.
Science, 206 ,1398 (1979).
(7.15)
К.
Уада
.
Stud
y
of
microstructure
of
chrysoti1e asbestos
Ьу
high-reso1ution e1ectron
microscopy.
Acta Crystallogr.
А
,
27, 659 (1971).
(7.16)
К.
Wada, N . Yoshinaga, Н
.
Yotsumoto,
К
.
1Ье
and
S.
Лiда
.
High reso1ution e1ectron
micrographs ofimogo1ite.
С/а
у
Мте«
,
8
,487
(1970).
(7.17)
V.
С
.
Farmer,
М.
J.
Аёатпв
,
А.
R. Eraser
апё
F. Pa1mieri. Synthetic imogolite -
ргорег
ties, synthesis,
апд
possible app1ications.
С/ау
Miner., 18, 459 (1983) .
(7.18) L. Margu1is, G. Salitra, R.
Теппе
and
М
.
Tallanker. Nested fullerene-like structures.
Nature, 365, 113 (1993).
(7.19)
М
.
Hershfinke1, L.
А.
Gheber, V. Vo1terra, J. L.
Hutch
ison, L. Margulis
апд
R.
Теппе.
Nested po1yhedra
of
МХ
2
(М
= W, Мо
;
Х
= S, Se) probed
Ьу
high reso1ution e1ectron
microscopy and scanning tunne1ling microscopy.
J.
Атег
.
Chem.Soc., 116, 1914 (1994).
(7.20)
У
.
Ре1дтап
,
Е
.
Wasserman,
О
.
J. Sro1ovitz
апд
R.
Теппе
.
Нigh-r
ate
gas-phase growth
of
MoS2 nested inorganic fullerenes
апд
nanotubes. Science, 267, 222 (1995) .
(7.21) R.
Теппе
.
Fullerene-like
structures
апд
nanotube
s from
inorgan
ic
compounds
,
Endeavour, 20 (3), 97 (1996) .
(7.22) L. Rapoport,
У
.
Bilik,
У.
Fe1dman,
М
.
Homyonfer, S. R.
Cohen
and R.
Теппе
.
Hollow
nanopartic1es
ofWS2
as
potent
ia1solid-state 1ubricants. Nature, 387, 791 (1997).
(7.23) Z. Weng-Sieh,
К
.
Спегг
еу
,
N. G.
Спорт
а.
Х
.
Вlase,
У.
Miyamoto,
А.
Rubio ,
М
.
L.
Cohen,
S. G. Louie,
А
.
Zettl and R.
Gron
sky. Synthesis
оfВ
ЛN.
,
nanotubules. Phys. Rev.
В,
51,
11229 (1995) .
(7.24)
М.
Terrenes,
А
.
М
.
Benito,
С
.
Manteca
-Diego
, W.
К
.
Hsu,
О.
1. Osman, J.
Р
.
Hare,
О.
G. Reid,
Н.
Terrones,
А. К.
Cheetham
,
К
.
Prassides,
Н.
W.
Кгоto
апд
О.
R.
М.
Wa1ton.
Pyro1ytically grown
В.jС
ЛN.
Л
nanomateria1s: Nanofibres
апд
nanotubes. Chem. Phys. Lett.,
257,576
(1996).
(7.25)
К.
Suenaga,
С.
Соlliех
,
N.
Оетопсу,
А
.
Loiseau,
Н
.
Pascard
апд
F.Willaime. Synthesis
ofnanopartic1es
апд
nanotubes with well-separated 1ayers
ofboron
nitride and carbon. Science,
278,653
(1997).
(7.26)
Е.
J.
М
.
Hami1ton, S.
Е.
Dolan,
С
.
М
.
Мапп
,
Н
.
О
.
Colijn,
С. А.
McDona1d and
S. G. Shore.
Preparation
of
amorphous
boron
-nitride and its conversion to
а
turbostratic,
tubu-
lar form. Science, 260, 659 (1993)
(7.27)
М.
Terrones, W.
К.
Hsu,
Н
.
Terrones, J.
Р
.
Zhang
, S. Ramos, J.
Р.
Hare,
R. Casti1lo,
К.
Prassides,
А.
К.
Cheetham,
Н
.
W.
Кгоto
апд
О
.
R.
М.
Wa1ton. Meta1 partic1e cata1ysed
pro-
duction
ofnanoscale
BN structures.
Cheт.
Phys. Lett., 259, 568 (1996).
(7.28)
А.
Loiseau, F. Willaime, N.
Оетопсу,
N.
Schramchenko,
G. Hug,
С.
Соlliех
and
Н.
Pascard.
Воroп
nitride nanotubes.
СагЬоn
,
36,
743 (1998).
(7.29) L. Bou1anger,
В
.
Andriot,
М
.
Cauchetier
апд
F.Wil1aime.
Concentric
shel1ed and p1ate-
like graphitic
boron
nitride nanopartic1es
produc
ed
Ь
у
СО2
1aser pyro1ysis. Chem. Phys. Lett.,
234, 227 (1995).
~6
Глава
7.
Неорганические
фул
лерены
и
наностержни
(7.30) F. Banhart,
М.
Zwanger and H.-J . Muhr.
ТЬе
formation of curled concentric-shell clus-
ters in
boron
nitride under electron irradiation.
Chem
.
Рпу«
.
Lett.,
231,98
(1994).
(7.31) D. Golberg,
У
.
Bando , О
.
Stephan and
К
.
Kurashima. Octahedral
boron
nitride fullerenes
formed
Ьу
electron
Ьеат
irradiation.
Арр]
.
Phys.
Еен
.
,
73, 2441 (1998).
(7.32)
О.
Stephan,
У.
Bando,
А.
Loiseau, F. Willaime, N. Shramchenko,
Т.
Tamiya and
Т.
Sato.
Forrnation of small single-Iayer
апё
nested BN cages underelectronirradiation
of
nanotubes and
bulk materia!.
Арр].
Phys.
А
,
67, 107 (1998).
(7.33)
т
Guo
,
С.
Jin and R.
Е.
Smalley. Doping bucky - forrnation and properties
ofboron
-
доред
buckminsterful1erene. J.
Рпуз
.
Chem
., 95
,4948
(1991).
(7.34)
Е.
W.
\\bng
,
В.
W.
Маупог
,
L. D. Bums and
С
.
М
.
Lieber. Growth
ofmeta!
carbide
пап
ошэев
апё
nanorods.
Chem.
Mater.
, 8, 2041 (1996).
(7.35) W
Нап,
S. Fan, Q.
Li
and
У.
Hu. Synthesis
ofgallium
nitride nanorods through
а
carbon
nanotube-confined reaction.
Science
, 277, 1287 (1997).
(7.36)
А.
Fukunaga, S.
У.
СЬи
and
М
.
Е
.
МсНепгу
.
Synthesis, structure, and superconducting
properties of tantaJum carbide nanorods and nanopartic!es. J.
Мазег:
Вез
.,
13, 2465 (1998).
(7.37)
У.
R.
Насопеп
,
Е
.
Grunbaum, R.
Т
е
пл
е
,
J. Sloan and J. L.
Ншспвоп.
Cage structures
апё
nanotubes
ofNiCl2
.
Nature,
395,
з36
(1998).
(7.38)
Е
.
Hernandez,
С
.
Goze,
Р
.
Bernier and
А
.
Rubio. E!astic properties
ofC
and
BXCyN
z
composite nanotubes. Phys. Rev.
Ееи.
,
80, 4502 (1998).
(7.39) N.
О
.
Спорта
and
А
.
Zettl. Measurement
of
the elastic modulus of
а
mu!ti-wal1
boron
nitride nanotube. So/id State
Соттип
.,
105
,297
(1998).
ГЛАВА
8
УГЛЕРОДНЫЕ
ЛУКОВИЦЫ
И
ШАРОВИДНЫЙ
УГЛЕРОД
Тем
не
менее,
существует
очень
интересный
вопрос
-
повторил
ли
плоский
углерод
путь
плоской
Земли
спустя
500
лет
после
того
,
как
Колумб
достиг
Вест-Индии
.
ГарOllьд
Крота,
Nature, 22
октября
1992
гада
Когда
просматриваешь
литературу
по
углероду,
то
вновь
и
вновь
сталкиваешься
со
сфероидальными
формами
углерода
их
примеры
включают
yrnеродную
сажу,
ме
зофазную
смолу
и
графиговые
частицы
в
чугуне
с
шарообразным
графитом
.
все
они
явдяютсятехнологически
важными
материалами.
Однако,
несмотря
на
многие
годы
исследований,
Э1И
структуры
и
Механизм
образования
таких
частиц
недоста
ТОЧНО
понятны
.
До
открытия
фуллеренов
модели
шарообразных
графитовых
час
11щ
сводилисъ
к
ансамблям
плоских
графитовых
фрагментов
,
которые,
естествен
но,
кажутся
неуповлегворигельными
.
Открытие
чо
обеспечило
нам новую
пара
дигму
для
шарообразного
углерода,
и
поэтому
самое
время
по-новому
взглянугь
на
шаровидный
углерод
во
всем
его
многообразии.
В
этой
главе
мы
рассмотрим
сви
детельсгва
ТОГО,
что
фуллереноподобные
элементы
могут
присyrcтвoвать
в
хорошо
известных
формах
шаровидного
yrnерода,
упомянугых
выше.
Сначала
мы
обсудим
открытые
совсем
недавно
углеродные
луковицы
.
8.1.
Углеродные
луковицы
8.1.1.
Открытие
Как
и
большинство
открытий
в
области
фуллеренов,
получение
углерод
ных
луковиц
в
1992
г.
было
связано
со
счастливой
случайностью.
Бразиль
ский
специалист
по электронной
микроскопии
Даниэль
Угартэ
проводил
исследование
наночастиц,
заполненных
частицами
золота
и
оксидами
лан
танов.
Параллельно
он
решил
проследить
влияние
электронного
облучения
на
эти
структуры
(8.1).
Оказалось,
что
в
случае
заполненных
золотом
класте
ров
облучение
приводит к
вытеснению
золота
из
углеродных
частиц
и
одно
временно
-
к
превращению
многогранной
структуры
в
более
сферическую.
~8
Глава
8.
Углеродные
л
у
к о
в
и
ц
ы
и
шаровидный
уг
лерод
Заинтригованный
таким
превращением
углеродных
частиц,
Угартэ
повто
рил
этот
эксперимент
с
чистыми
образцами
катодной
сажи.
На
этот
раз
эффект
был
безошибочен
:
под
воздействием
облучения
нанотрубы
и
нано
частицы
превратились
в
практически
совершенные
сферы,
состоящие
по
видимому,
из
концентрических
фуллеренов
.
Немедленно
была
послана
ра
бота
в
журнал
Nature (8.2),
в
которой
впервые
для
описания
таких
фуллере
ноподобных
структур
был
использован
термин
«
уг
л
е
р о
д
н
ы
е
луковицы».
Одно
из
изображений
Этой
удивительной
структуры
было
представлено
на
обложке
журнала,
что
можно
увидеть
на
рис.
8.1.
Рис.
8.1.
Обложка
Nature
за
22
октября
1992
г.
,
показывающая
микросни
мок
углеродной
ЛУКОВИЦЫ,
с
д
ел
ан
н
ы
й
Угартэ.
8.1.
Углеродные
луковицы
2~
Появление
работы
Угарт
э
вызвало
огромный
интерес
и
множество
те
орий,
в
которых
рассматривались
основные
свойства этих
новых
углерод
ных
форм.
К
сожалению,
последующие
работы
указывали
на
то,
что такие
луковицы
являются
нестабильными
и,
видимо,
способны
сохранять
свою
идеальную
структуру
только
под
воздействием
электронного
пучка.
По-ви
димому,
в
отсутствии
электронного
облучения
луковицы
превращаются
в
сильно
разупорядоченную
структуру,
хотя
и
сохраняют
сферическую
фор
му
Однако
это
не
удержало
многие
исследовательские
группы
от
попыток
объяснить
устойчивость
структуры
и
механизм
образования
этих
новых
за
гадочных
структур.
8.1.2.
Эксперименты
Угартэ:
облучение
катодной
сажи
В
своей
работе
в
Nature
Угарт
э
описал
облучение
нанотруб
и наночастиц
с
помощью
электронного
300-кВ
трансмиссионного
микроскопа
.
Облуче
ние
проводилось
путем
фокусирования
пучка
на
минимально
возможны
й
участок
образца
при
удалении
апер
туры
конденсера
,
При
таких
условиях,
согласно
оценкам
Угар
т
э,
э
л
е
ктр
о
н
н
ы
й
ток
был
порядка
100 - 400
А
см?
,
что
составляет
10-20-кратную
дозу
от
необходимой
для
получения
нор
мального
изображения
.
После
примерно
20
минут
такой
обработки
пра
к
тически
вся
облученная
площадь
полностью
превратилась
в
углеродные
луковицы
.
В
действительности
изображения
луковиц
,
полученные
с
высо
ким
разрешением
и
включенные
в
работу
Угарт
э
,
по-видимому,
являются
несколько
разупорядоченными
,
и
только
представленное
на
обложке
жур
нала
великолепное
и
зображение
че
тко
демонстрирует
совершенную
кон
центрическую
квазисферическую
структур
у
.
Тот
факт,
что
Угартэ
первым
наблюдал
углеродные
луковицы,
остается
под
вопросом.
Изображения,
подобные
полученным
Угарт
э,
были
опубликованы
в
1980
г.
Ииджимой
(8.3, 8.4)
по
результатам
исследования
аномальных
структур
в
углеродных
пленках,
полученных
при
испарении.
Вероятно
,
Ииджима
не
счел
эту
ра
боту
достаточно
перспективной
,
хотя
Крото
и
МакКей
провели
в
1988
г.
де
тальный
анализ
изображений
Ииджимы
(8.5).
8.1.3.
Получение
луковиц
из
других
углеродных
форм
В
экспериментах
Угартэ
ирекурсором
для
образовачия
луковиц
служили
продукты,
экстрагированные
из
катодной
сажи
после
дугового
испарения,
Т.е.
в
основном
нанотрубы
и
наночастицы
.
С
тех
пор
было
показано,
что
некоторые
другие
углеродные
формы
также
могут
быть
подобным
образом
8.1.
Углеродные
луковицы
2~
напряжении
и
одновременно
изображались
с
помощью
работающей
в
ре
жиме
реального
времени
видеосистемы
(8.10).
Было
видно, что
отдельные
фуллереновые
молекулы
образуются
на
поверхности
таких
углеродов.
Ин
тересно,
что
наиболее
часто
наблюдаемые
диаметры
этих
молекул
соответ
ствуют
диаметрам
фуллеренов
С
6
о
и
С
24 0
,
которые
,
как
считается
,
являют-
ся
наиболее
устойчивыми
фуллеренами
.
Самый
маленький
фуллереновый
каркас,
наблюдаемый
в
этих
работах,
соответствует,
по-видимому,
либо
фуллерену
С
2 8
либо
С
з 2
.
Адриан
Бурден и
Джон
Хатчисон
и
з
Отдела
Мате
риаловедения
в
Оксфорде
также
исследовали
образование
однослойных
структур
,
вероятно
молекул
С
6 0
,
в
контролируемо
й
ВРЭМ
среде
(8.1l).
Эксперименты
такого
рода
могут
обеспечить
новое
важное
понимание
процесса
образования
фуллеренов.
Как
уже
обсуждал
ось
в
пре
дыдущей
главе
,
ямение
обра
зования
фулле
ренов
не
ограничивается
только
углеро
дом
.
Исследова
ния
группы
Банхар
та
и
других
пока
зали,
что
обра
зование
луковичноподобных
структур
на
блюдается
и
в
облученном
нитриде
бора.
б
Рис.
8.3.
Углеродная
луковичная
частица
из
шести
обо
лочек
в
облученном
образце
фуллереновой
сажи.
(а)
Изображение
,
показывающее
круговой
профиль,
(
б
)
слегка
ограненное
изображение.
Масштаб
ная
шкала
5
им
.
~
..
::
i
~
~
'
-
"'>i
;";
:
t
j.J.t~
t
~~
а
Рис.
8.2.
Уmеродные
луковицы
,
полученные
при
и~тенсивном
облучении
эл
ектрон
ами
полимеробр
азующеro
угл
еро
да
(8.7).
Масшт
абная
шкала
5
нм
.
превращены
в
луковицы.
Вскоре
после
появления работы
Угартэ
про
водя
Эдман
Тзанг
и
его
соавторы
в
Оксфордской
группе
Малколма
Грина
пока
зали,
что
луковицы
могут
быть
также
получены
пугем
облучения
«фуллере
новой
сажи
»
-
фуллереносодержащего
углерода
,
который
конденсируется
на
стенках
сосу
да
при
дуговом
испарении
(8.6).
Группа
полученных таким
образом
луковиц
пока
зана
на
рис.
8.2,
тогда
как
на
рис.
8.3
предстамены
от
дельные
луковицы
,
расположенные
на
небольшом
отдалении
.
Последу
ющие
работы
показали
,
что
луковицы
также
могут
быть
получены
из
раз
личных
традиционных
углеродных
форм
(8.7-8.8),
в
том
числе
и
из
алм
а за
(8.9).
Таким
обр
а
зом
,
ок
а
зывается,
что
практически
все
формы
углерода
могут
образовывать
луковицы
при
облучении
д
о
с
т
ат
оч
н
о
интенсивным
электронным
пучком
в
электронном
микроскопе
.
Следует отметить
,
что
при
облучении
электронами
могут
быть
получены
как
м
u
ногослоиные
углеродные
луковицы,
так
и
отдельные
фуллереновые
молекулы
.
Томас
Фюллер
и
Флориан
Банхарт
описали
эксперименты
in situ
в
которых
различные
углеродные
материалы
облучались
при
высоком
~o
Глава
8.
Углеродные
л
у
к
о в и
ц
ы
и
шаровидный
уг
лерод
М
о
д
е
л
ь
структуры
углеродной
луковицы
с
пентагон-гептагоновы-
Рис.
8.5 (8 17)
ми
дефектами
,
предложенная
Терронисами
. .
Две
проекции
углеро
дной
луковицы
с
пятью
060ЛОЧК~МИ
из
«кон
центрически
х
фуллеренов
»
,
в
доль
(а)
С
5
и
(6)
С
2
осеи
симметрии
(8.14).
8.1.
Углеродные
луковиц
ы
18-D
Рис.
8.4.
Изображения,
представленные
на
обложке
журнала
Nature
(Рис.
8.1) ,
а так
же
на
рис.
8.2
и
8.3,
иллюстрируют
основные
структурные
особенности
уг
леродных
луковиц
.
Полностью
сформировавшиеся
луковицы
обладают,
по
видимому
,
совершенной
структурой,
с
неско
лькими
очевидными
дефекта
ми
и
имеют
центральную
оболочку
с
диаметром
примерно
0,7-1
нм,
что
очень
близко
к
диаметру
С
6
О
•
Практически
всегда
луковицы
обладают
ква
зисферической
формой,
хотя
иногда
в
процессе
образования
они
проходят
через
стадию
многогранной
конфигурации
,
как
э
то
показано
на
рис
.
8.3(б).
Важно
различать
углеродные
луковицы
и
углеродные
наночастицы,
описанные
в
Главе
3.
В
противоположность
луковицам,
наночастицы
могут
иметь
огромное
множество
различных
форм
,
иногда
многогранных,
а
ино
гда
сферических
.
Центральная
часть
таких
частиц
имеет
прои
звольный
раз
мер
,
а
сами
частицы
часто
содержат
дефекты
.
Более
того
,
все
данные
э
л
е
к
тронной
микроскопии
указывают
на
то,
что
луковицы
состоят
из
концент
рических
оболочек,
в
то
время
как
структура
наночастиц
может
быть
спи
ральной
или
ракушечноподобной
,
равно
как
и
концентрической.
Точная
атомная
структура
углеродных
луковиц
стала
предметом
множе
ства
дискуссий.
Существуют
два
основных
подхода
.
Некоторые
авторы
предположили
,
что
такая
частица
состоит
из
вложенных
друг
в
друга
фул
леренов
.
Такой
подход
был
предложен
Крото
в
статье,
сопровождающей
ра
боту
Угарт
э
(8.12).
Достаточно
правдоподобной
является
модель
,
в
которой
луковичная
структура
состоит
из
концентрических
«
м
а
ги ч
е
с
ких»
фуллере
нов
.
Эти
фуллерены
содержат
N
атомов
углерода,
где
N=60b
2
.
Таким
обра
зом,
первые
пять
оболочек
-
э
то
С
6
О
,
С
24
О
,
С
54
О
,
С
9
6О
И
C
l500
(все
фуллерены
имеют
I
h
симметрию).
В
луковицах
,
сос
тоящих
из
таких
фуллеренов,
рас
стояние
между
соседними
оболочками
составляют
- 0,34
нм,
что
очень
близко
к
межслоевому
расстоянию
в
графите
,
а
также
к
расстоянию
между
оболочками
луковиц,
наблюдаемому
в
эксперименте.
60ЗМОЖНая
проблема
~
этой
модели
заключается
в
том,
что
согласно
теоретическим
представлени-
ям
большие
фуллерены,
начиная
с
С
2
4
О
и
выше
,
должны
иметь
форму
мно
гогранника,
а
не
шарообразную
(8.5, 8.13).
Хотя
наличие
граней
обнаружи
вается
только
для
определенных
направлений,
как
это
показано
на
рис.
8.4,
можно
было
бы
ожидать,
что
некоторые
из
эксперимента.пьно
полученных
изображений
луковиц
должны
содержать
сильно
многогранные,
а
не
шаро
образные
луковицы.
Однако
группа
японских
исследователей
под
руковод
ством
Кунио
Такаянаги
предположили,
что
в
результате
взаимодействия
8.1.4.
Структура
углеродных
луковиц
r(:2
Глава
8.
Углеродные
луковицы
и
шаровидный
углерод