350 руб
Журнал «Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век» №1 за 2010 г.
Статья в номере:
Лазерный синтез карбина из графита и аморфного углерода
Ключевые слова: карбин аморфный линейно-цепочечный углерод пирографит ударно-волновой синтез ультрадисперсный алмаз лазерная абляция
Авторы:
В.Г. БАБАЕВ, М.Б. ГУСЕВА, Н.Д. НОВИКОВ, Н.Ф. САВЧЕНКО, В.В. ХВОСТОВ Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова E-mail: n.f.savchenko@gmail.com
Аннотация:
Исследовано продуцируемое лазером ударно-волновое воздействие на образцы из пиролитического графита и аморфного линейно-цепочечного углерода (пленки толщиной 10 мкм). Образцы облучались неодимовым лазером с длиной волны 1,06 мкм в вакууме 0,3 Па, сохранялись и затем исследовались методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и Оже-спектроскопии. Энергия лазерного импульса составляла ~70 Дж, длительность 580 пс и интенсивность 440 ГВ/см2. В сохраненных образцах отмечено образование кристаллического карбина с параметрами решетки а = 0,516 и 0,533 нм. Выявлены различные механизмы роста микрокристаллов карбина в различных частях, подвергнутых облучению образцов и, соответственно, различные кристаллические структуры. Впервые обнаружены плотно упакованные кристаллы карбина, состоящие из линейных цепочек без изгибов, традиционно присущих карбиновым цепочкам, а также кристаллы с характерным размером ~10 мкм, что на порядок больше размеров, наблюдавшихся ранее. Данные электронной дифракции использовались для расчета распределения электростатического потенциала и построения модели структуры кристаллов карбина. В сохраненных образцах аморфного углерода также обнаружено небольшое количество ультрадисперсного алмаза.
Страницы: 88-94
Список источников
  1. Kudryavtsev Yu.P., Evsukov S.E., Guseva M.B., Babaev V.G. Carbyne-a Linear Chainlike Carbon Allotrope. In: Chemistry and Physics of Carbon. A Series of Advances. V. 25 / Ed. by A. Peter. Thrower. Marcel Dekker lnc. 1977. P. 1
  2. Rice M.J., Philpot S.R., Bishop A.R., Campbell D.K. Solitons, Polarons, a-Phonons in the Infinite Polyyne Chain // Phys. Rev. B. 1986. V. 34. No. 6. P. 4139.
  3. Little W.A. Possibility of Synthesizing an Organic Super Conductor // Phys. Rev. A. 1964. V. 134. P. 1416.
  4. Whittaker A.G. Carbon: A New Viwe of Its High-Temperature Behavior // Science. 1978. V. 200. P. 763.
  5. Kleiman J., Heimann R.B., Hawken D., Solansky N.M. Shock Compression and Flash Heating of Graphite/Metal Mixtures at Temperatures up to 3200 K and Pressures upto25GPa // J. Appl.Phys. 1984. V. 56. № 5. P. 1440.
  6. Бабина В.М., Бусти М., Гусева М.Б., Жук А.З., Миго А., Милявский В.В. Динамический синтез кристаллического карбина из графита и аморфного углерда // Теплофизика высоких температур. 1999. Т. 37. № 4. С. 573-581.
  7. Tuinstra F., Koening J.L. Raman Spectrum of Graphite //
    J. Chem. Phys. 1970. V. 53. №3. P. 1126.
  8. Guseva M.B., Babaev V.G., Novikov N.D. PCT Patent. International Application Number PCT/IB96/01487, December 18 (1996); WO 97/25078, July 17 (1997). US Patent 6.454.797 B2, US Patent 6.335.350 B1
  9. Kvostov V.V., Guseva M.B., Babaev V.G. Auger Spectroscopy Studies of Amorphous Carbon Film // Surface Sci. Lett. 1986. V. 169. No. 1. P. 1253.
  10. Nakamizo M., Kammereck R., Walker P.L. Laser Raman Studies of Carbon // Carbon. 1974. V. 12. P. 259.
  11. Couturier S., Resseguier Т., Hallouin M. et al. Shock Profile Indused by Short Laser Pulses // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. No. 12. P. 9338.
  12. Kudryavtsev Yu.P., Evsukov S.E., Guseva M.B., Babaev V.G. Oriented Carbyne Layers // Carbon. 1992. V. 30. №2. P. 213.
  13. Шейндлин M.A. Диаграмма состояния углерода в области высоких температур // ТВТ. 1981. Т. 19. № 3. С. 630.
  14. Heimann R.B. Linear Finite Carbon Chains (Carbynes): Their Role During Dynamic Transformation of Graphite to Diamond and Their Geometric and Electronic Structure // Diamond and Related Materials. 1994. No. 3. P. 1151.
  15. Касаточкин В.И., Савранский В.В., Смирнов Б.И., Мельниченко В.М. Исследование карбина, конденсированного из паров углерода // ДАН СССР. 1974. Т. 217. №4. С. 796.
  16. Borodina ТА., Fortov V.E., Lash А.А. et al. Shock-Induced Transformations of Carbyne // J. Appl. Phys. 1996. V. 80. No. 7. P. 3757.
  17. Erskin D.J., Nellis WJ. Shock-Indused Martensitic Transformation of Highly Oriented Graphite to Diamond //
    J. Appl. Phys. 1992. V. 71. No. 10. P. 4882.
  18. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явления. М.: Физматгиз. 1963.
  19. Gust W.H. Phase Transition and Shock-Compression Parameters to 120 GPa for Three Types of Graphite and for Amorphous Carbon // Phys. Rev. B. 1980. V. 22. No. 10. P. 4744.
  20. Salzman D., Eliezer S., Krumbein A.D., Gitter L. Laser-Driven Shock-Wave Propagation in Pure and Layered Targets. Phys. Rev. A. 1983.V. 28.No. 3.P. 1738.