Effect of Structural Defects and Adsorbates on the Ballistic Conductivity of Carbon Nanotubes

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Using the Landauer–Buttiker formalism and the nonorthogonal tight-binding Hamiltonian with NTBM parametrization, the electron transmission and conductivity of metal armchair-type nanotubes of subnanometer diameter are studied. We consider the effect of various structural defects (Stone–Wales defect, monovacancy, replacing a nitrogen atom) and radicals adsorbed on the nanotube surface (H, O, OH, COOH) on the electronic characteristics of carbon nanotubes (CNTs). It is found that structural defects and adsorbates have different effects on their conductivity. In this case, two competing processes are observed. On the one hand, this is a weakening of the conductive properties of CNTs due to the increase in the number of scattering centers, and, on the other hand, the increase in conductivity due to structural relaxation processes.

Авторлар туралы

V. Merinov

National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), Moscow, Russia; Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Email: Merinov.V.B@gmail.com
Россия, Москва; Россия, Москва

V. Domnin

National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), Moscow, Russia

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: Merinov.V.B@gmail.com
Россия, Москва

Әдебиет тізімі

  1. Iijima S. // Nature. 1991. V. 354. P. 56; https://doi.org/10.1038/354056a0
  2. Rahman G., Najaf Z., Mehmood A. et al. // C. 2019. V. 5. № 3. P. 3; https://doi.org/10.3390/c5010003
  3. Li M., Liu X., Zhao X. et al. // Single-Walled Carbon Nanotubes / Eds. Li Y., Maruyama S. Springer Intern. Publ., 2019. P. 25; https://doi.org/10.1007/978-3-030-12700-8_2
  4. Guo T., Nikolaev P., Rinzler A.G. et al. // J. Phys. Chem. 1995. V. 99. P. 10694; https://doi.org/10.1021/j100027a002
  5. Guo T., Nikolaev P., Thess A. et al. // Chem. Phys. Lett. 1995. V. 243. P. 49; https://doi.org/10.1016/0009-2614(95)00825-O
  6. Kosakovskaya Z.Y., Chernozatonskii L.A., Fedorov E.F. // Pri’sma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 1992. V. 56. P. 26.
  7. Journet C., Bernier P. // Appl. Phys. A. 1998. V. 67. P. 1; https://doi.org/10.1007/s003390050731
  8. Mintmire J.W., Dunlap B.I., White C.T. // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. P. 631; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.631
  9. Tans S.J., Devoret M.H., Dai H. et al. // Nature. 1997. V. 386. P. 474; https://doi.org/10.1038/386474a0
  10. Hamada N., Sawada S., Oshiyama A. // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. P. 1579; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.1579
  11. Wilder J.W.G., Venema L.C., Rinzler A.G. et al. // Nature. 1998. V. 391. P. 59; https://doi.org/10.1038/34139
  12. Min-Feng Y., Oleg L., J. D.M. et al. // Science. 2000. V. 287. P. 637; https://doi.org/10.1126/science.287.5453.637
  13. Baimova J.A., Fan Q., Zeng L. et al. // J. Nanomater. 2015. V. 2015. P. 186231; https://doi.org/10.1155/2015/186231
  14. Annin B.D., Baimova Y.A., Mulyukov R.R. // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2020. V. 61. P. 834; https://doi.org/10.1134/S0021894420050193
  15. Berber S., Kwon Y.-K., Tománek D. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. P. 4613; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.4613
  16. Kochaev A. // Phys. Rev. B. 2017. V. 96. P. 155428; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.155428
  17. Kim P., Shi L., Majumdar A. et al. // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 87. P. 215502; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.215502
  18. Kochaev A., Katin K., Maslov M. // Comput. Condens. Matter. 2019. V. 18. P. e00350; https://doi.org/10.1016/j.cocom.2018.e00350
  19. Ashraf M.A., Liu Z., Najafi M. // Rus. J. Phys. Chem. B. 2020. V. 14. № 2. P. 217; https://doi.org/10.1134/S1990793120020189
  20. Дышин А.А., Кузьмиков М.С., Алешонкова А.А. и др. // Сверхкрит. флюиды: теория и практика. 2021. Т. 16. С. 3; https://doi.org/10.1134/S1990793121080030
  21. Zuev Y.I., Vorobei A.M., Parenago O.O. // Rus. J. Phys. Chem. B. 2021. V. 15. № 7. P. 1107; https://doi.org/10.1134/S1990793121070174
  22. Vorobei A.M., Zuev Y.I., Dyshin A.A. et al. // Rus. J. Phys. Chem. B. 2021. V. 15. № 8. P. 1314; https://doi.org/10.1134/S1990793121080169
  23. Bianco A., Kostarelos K., Partidos C.D. et al. // Chem. Commun. 2005. P. 571; https://doi.org/10.1039/B410943K
  24. Balasubramanian K., Burghard M. // Small. 2005. V. 1. P. 180; https://doi.org/10.1002/smll.200400118
  25. Harrison B.S., Atala A. // Biomaterials. 2007. V. 28. P. 344; https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2006.07.044
  26. de las Casas C., Li W. // J. Power Sources. 2012. V. 208. P. 74; https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.02.013
  27. Jeong H.Y., Lee D.-S., Choi H.K. et al. // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 96. P. 213105; https://doi.org/10.1063/1.3432446
  28. Leghrib R., Pavelko R., Felten A. et al. // Sens. Actuators, B. 2010. V. 145. P. 411; https://doi.org/10.1016/j.snb.2009.12.044
  29. Kumar S., Pavelyev V., Mishra P. et al. // Sens. Actuators, A. 2018. V. 283. P. 174; https://doi.org/10.1016/j.sna.2018.09.061
  30. Doshi M., Fahrenthold E.P. // Surf. Sci. 2022. V. 717. P. 121 998; https://doi.org/10.1016/j.susc.2021.121998
  31. Eskandari P., Abousalman-Rezvani Z., Roghani-Mamaqani H. et al. // Adv. Colloid Interface Sci. 2021. V. 294. P. 102471; https://doi.org/10.1016/j.cis.2021.102471
  32. Guo C., Wang Y., Wang F. et al. // Nanomater. 2021. V. 11. № 9. 2353; https://doi.org/10.3390/nano11092353
  33. da Silva Alves D.C., Healy B., Pinto L.A. de A. et al. // Molecules. 2021. V. 26. № 3. 594; https://doi.org/10.3390/molecules26030594
  34. Hu J., Yu J., Li Y. et al. // Nanomater. 2020. V. 10. № 4. 664; https://doi.org/10.3390/nano10040664
  35. Jones R.S., Kim B., Han J.-W. et al. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. P. 9356; https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c11451
  36. Chang X., Chen L., Chen J. et al. // Adv. Compos. Hybrid Mater. 2021. V. 4. P. 435; https://doi.org/10.1007/s42114-021-00292-3
  37. Ridhi R., Chouksey A., Gautam S. et al. // Sensors Actuators, B. 2021. V. 334. P. 129658; https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129658
  38. Jian J., Guo X., Lin L. et al. // Ibid. 2013. V. 178. P. 279; https://doi.org/10.1016/j.snb.2012.12.085
  39. Mann D., Javey A., Kong J. et al. // Nano Lett. 2003. V. 3. P. 1541; https://doi.org/10.1021/nl034700o
  40. Cui K., Kumamoto A., Xiang R. et al. // Nanoscale. 2016. V. 8. P. 1608; https://doi.org/10.1039/C5NR06007A
  41. Hong B.H., Small J.P., Purewal M.S. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. P. 14155 LP; https://doi.org/10.1073/pnas.0505219102
  42. Nanotube Modeler; http://jcrystal.com/products/wincnt/
  43. Катин К.П., Маслов М.М. // Хим. физика. 2011. Т. 30. № 10. С. 41; https://doi.org/10.1134/S1990793111090181
  44. Maslov M., Podlivaev A., Katin K. // Mol. Simul. 2016. V. 42. P. 305; https://doi.org/10.1080/08927022.2015.1044453
  45. Katin K.P., Grishakov K.S., Podlivaev A.I. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2020. V. 16. P. 2065; https://doi.org/10.1021/acs.jctc.9b01229
  46. Markussen T., Rurali R., Brandbyge M. et al. // Phys. Rev. B. 2006. V. 74. P. 245313; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.245313
  47. Prudkovskiy V., Berd M., Pavlenko E. et al. // Carbon. 2013. V. 57. P. 498; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2013.02.027
  48. Grishakov K.S., Katin K.P., Maslov M.M. // Adv. Phys. Chem. 2016. V. 2016. P. 1862959; https://doi.org/10.1155/2016/1862959
  49. Podlivaev A.I., Openov L.A. // Semiconductors. 2017. V. 51. P. 636; https://doi.org/10.1134/S1063782617050219
  50. Podlivaev A.I., Openov L.A. // Phys. Solid State. 2015. V. 57. P. 2562; https://doi.org/10.1134/S1063783415120276
  51. Katin K.P., Maslov M.M. // J. Phys. Chem. Solids. 2017. V. 108. P. 82; https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2017.04.020
  52. Katin K.P., Shostachenko S.A., Avkhadieva A.I. et al. // Adv. Phys. Chem. 2015. V. 2015. P. 506894; https://doi.org/10.1155/2015/506894
  53. Büttiker M. // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 57. P. 1761; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.57.1761
  54. Landauer R. // Philos. Mag. A J. Theor. Exp. Appl. Phys. 1970. V. 21. P. 863; https://doi.org/10.1080/14786437008238472
  55. Büttiker M., Imry Y., Landauer R. et al. // Phys. Rev. B. 1985. V. 31. P. 6207; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.31.6207
  56. Fisher D.S., Lee P.A. // Phys. Rev. B. 1981. V. 23. P. 6851; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.23.6851
  57. Katin K.P., Maslov M.M. // Adv. Condens. Matter Phys. 2015. V. 2015. P. 754873; https://doi.org/10.1155/2015/754873
  58. Slepchenkov M.M., Shmygin D.S., Zhang G. et al. // Carbon. 2020. V. 165. P. 139; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.04.069
  59. Glukhova O.E., Shmygin D.S. // J. Nanotechnol. 2018. V. 9. P. 1254; https://doi.org/10.3762/bjnano.9.117
  60. Sancho M.P.L., Sancho J.M.L., Rubio J. // J. Phys. F Met. Phys. 1984. V. 14. P. 1205; https://doi.org/10.1088/0305-4608/14/5/016
  61. Nardelli M.B. // Phys. Rev. B. 1999. V. 60. P. 7828; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.7828
  62. Sancho M.P.L., Sancho J.M.L., Sancho J.M.L. et al. // J. Phys. F Met. Phys. 1985. V. 15. P. 851; https://doi.org/10.1088/0305-4608/15/4/009
  63. White C.T., Todorov T.N. // Nature. 1998. V. 393. P. 240; https://doi.org/10.1038/30420
  64. Salem M.A., Katin K.P., Kaya S. et al. // Physica. E. 2020. V. 124. P. 114319; https://doi.org/10.1016/j.physe.2020.114319
  65. Katin K.P., Maslov M.M. // Ibid. 2018. V. 96. P. 6; https://doi.org/10.1016/j.physe.2017.09.021
  66. Goler S., Coletti C., Tozzini V. et al. // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. P. 11 506; https://doi.org/10.1021/jp4017536

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2.

Жүктеу (313KB)
Метадеректер
3.

Жүктеу (431KB)
Метадеректер
4.

Жүктеу (271KB)
Метадеректер

© В.Б. Меринов, В.А. Домнин, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».