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).