Моделирование новых сверхтвердых углеродных материалов на основе фуллеренов и нанотрубок

Abstract

Представлен краткий обзор современного состояния теоретических исследований, направленных на поиск сверхтвердых материалов на основе углеродных фуллеренов и нанотрубок. Изложены сведения об упругих свойствах основных классов конденсированных фаз, образующихся при взаимодействии фуллеренов или (и) нанотрубок как за счет слабых (типа Ван-дер-Ваальса) связей, так и в результате их полимеризации с возникновением сильных ковалентных sp³ связей. Обсуждены модели новых гипотетических углеродных наноструктурированных материалов (так называемых автоинтеркалированных гипералмазов, ковалентных решеток из трубок, кубических кристаллов из трубок и т. д.), упругие характеристики которых рассмотрены во взаимосвязи с их атомной структурой, особенностями электронного строения и химической связи. Кратко рассмотрены проблемы синтеза этих систем.

Представлено короткий огляд сучасного стану теоретичних досліджень, спрямованих на пошук надтвердих матеріалів на основі вуглецевих фулеренів і нанотрубок. Викладено відомості про пружні властивості основних класів конденсованих фаз, що утворюються при взаємодії фулеренів або (та) нанотрубок як за рахунок слабких (типу Ван-дер-Ваальса) зв’яків, так і в результаті їх полімеризації з виникненням сильних ковалентних sp³ зв’язків. Обговорено моделі нових гіпотетичних вуглецевих наноструктурованих матеріалів (так званих автоінтеркальованих гіпералмазів, ковалентних решіток із трубок, кубічних кристалів із трубок та ін.), пружні характеристики яких розглянуто у взаємозв’язку з їх атомною структурою, особливостями електронної будови і хімічного зв’язку. Коротко розглянуто проблеми синтезу цих систем.

The state-of-art of theoretical research directed on the search for superhard materials based on carbon fullerenes and nanotubes has briefly been reviewed. The available data on elastic properties of the main groups of condensed phasesthat form due to the interaction of fullerenes or (and) nanotubes because of both weak (of the van der Waals type) bonds and polymerization to form strong covalent sp³ bonds have been considered. Models for new hypothetical carbon nanostructured materials (the so-called autointercalated hyperdiamonds, covalently bonded lattices of nanotubes, tubular cubic crystals, etc.) are discussed, and elastic properties of them are considered as related to their atomic structure, special features of their electronic structure and chemical bond have been discussed. The problems of synthesis of these systems are briefly considered.