Классификация углеродных нанотрубок
Одностенные нанотрубки определяются как лист графена свернутый в цилиндр диаметром около 0,7 - 10,0 нм*, хотя большинство наблюдаемых одностенных нанотрубок имеют диаметр <2 нм. Если пренебречь окончаниями нанотрубок и обратить внимание на соотношение сторон цилиндра (т. е. длина / диаметр может составлять 104-105), эти нанотрубки можно рассматривать как одномерные наноструктуры. Интересным и существенным фактом является ориентация шестигранных углеродных колец (здесь и далее шестиугольник) в гексагональной решетке относительно оси нанотрубки. Три примера одностенных углеродных нанотрубок (SWCN's), показаны на рис. 1. Из этого рисунка, видно, что направления шестигранного кольца в сотах решетки могут быть приняты почти произвольно, без каких-либо искажений шестиугольников за исключением искажения из-за кривизны углеродной нанотрубки. Этот факт предоставляет множество возможных структур углеродных нанотрубок, хотя основной формой является цилиндр.
На рис.1 мы покажем окончания каждого из трех видов нанотрубок. Окончания часто называют крышкой, которая состоят из "полушария" фуллерена. Каждая крышка содержит шесть пятиугольников и соответствующее число вмещающихся шестиугольников, которые выбраны так, чтобы завершать цилиндр. В этой главе мы сосредоточимся на периодической структуре вдоль оси нанотрубки.
Первичная классификация симметрии углеродных нанотрубок является акиральность или киральность . Акиральными углеродными нанотрубками называются углеродные нанотрубки которые имеют одинаковую структуру по отношению к исходной в зеркальном отражении. Есть только два случая акиральных нанотрубок: седло и зигзаг ( рис.1 (а) и (б), соответственно). Названия седло и зигзаг возникают от формы поперечного сечения кольца, как это показано на краю нанотрубок на рис.1 (а) и (б), соответственно. Киральные (скрученные) нанотрубки обладают спиральной симметрией, зеркальное отражение не может быть суperposed к исходному. Мы называем ее скрученной нанотрубкой, поскольку такие структуры называют аксиальноскрученными в химической номенклатуре. Осевая скрученность обычно связанна с оптической активностью. Таким образом, мы имеем геометрические различия в углеродных нанотрубках, которые могут различаться диаметром, скрученностью и структурой крышек. Классификации углеродных нанотрубок приведена в таблице 1.
Таблица 1
| Тип нанотрубки | Θ | Cn | Форма | Симметрия |
|---|---|---|---|---|
| Седло | 30 | (n,n) | Файл:Каракуля.JPG | Файл:Р1.JPG |
| Зигзаг | 0 | (n,0) | Файл:Каракуля2.JPG | Файл:Р2.JPG |
| скрученная | 0<θ<30 | (n,m) | Смешанная | Файл:Р3.JPG |
a) Угол скрученности определяестя по формуле (4)
b) Вектор скрученности определяется по формуле (1), где n,m целые числа
