Информация о статье

Название статьи

Поверхностно-модифицированные нитрогруппой углеродные нанотрубки как элемент сенсорного устройства: теоретические исследования

Авторы

И. В. Запороцкова 1, Н. П. Борознина 2, Е. С. Дрючков 3, Т. С. Шек 4, Ю. В. Бутенко 5, П. А. Запороцков 6

Выпуск

2 (2021)

Ключевые слова

углеродная нанотрубка, сенсорные свойства, функциональная нитрогруппа, модель молекулярного кластера, щелочные металлы, теория функционала плотности, квантово-химические исследования.

Аннотация

Проблема модификации углеродных нанотрубок (УНТ) функциональными группами актуальна в связи с интенсивным развитием наноиндустрии, в частности, нано- и микроэлектроники. Так, например, модифицированная нанотрубка может быть использована в качестве элемента сенсорного устройства для обнаружения микроколичеств различных веществ, в частности металлов, входящих в состав солей и щелочей. В работе обсуждается возможность создания высокоэффективного сенсора, использующего в качестве чувствительного элемента однослойные углеродные нанотрубки, поверхностность которых модифицирована функциональной нитрогруппой —NO2. Выполнены квантово-химические исследования процесса присоединения нитрогруппы к внешней поверхности однослойной УНТ типа (6, 0), доказавшие возможность модифицирования УНТ и образование связи между группой —NO2 и атомом углерода поверхности нанотрубки. Представлены результаты компьютерного моделирования процесса взаимодействия поверхностно-модифицированной углеродной нанотрубки с атомами щелочных металлов (литий, натрий, калий). Исследовано сенсорное взаимодействие модифицированной углеродной наносистемы с выбранными атомами металлов, доказавшее возможность проведения идентификации этих атомов с использованием нанотубулярной системы, которая может выступать в качестве элемента сенсорного устройства. При взаимодействии с атомами щелочных металлов в комплексе «УНT – NО2» увеличивается число основных носителей, обусловленное переносом электронной плотности от атомов металла к модифицированной УНТ. Результаты, излагаемые в данной статье, получены с использованием модели молекулярного кластера и расчетного метода DFT c обменно-корреляционным функционалом B3LYP (валентно-расщепленный базисный набор 6-31G).

Как цитировать статью

Zaporotskova IV, Boroznina NP, Dryuchkov ES, Shek TS, Butenko YuV, Zaporotskov PA. Surface functionalization of CNTs by a nitro group as a sensor device element: theoretical research. Journal of Advanced Materials and Technologies. 2021;6(2):113-121. DOI:10.17277/jamt.2021.02.pp.113-121

Скачать PDF

(всего загрузок:800)

DOI:

https://doi.org/10.17277/jamt.2021.02.pp.113-121

🗏

113-121

Просмотров:

279