Структура и упругие свойства ОУНТ типов zigzag и armchair, функционализированных атомарным кислородом: теоретическое исследование

Abstract

ВданнойработеметодомBP86/SVPврамкахтеориифункционалаплотностибылиопределены структурные параметры и механические свойства для ряда модельных однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) типов zigzag и armchair. Наше исследование включает в себя квантово-химические расчеты как для чистых, так и для функционализированных атомарным кислородом ОУНТ. Были рассчитаны равновесные геометрии для всех исследуемых структур, а также определены их модули Юнга. Показано, что присоединение кислорода искажает каркас исследуемых типов ОУНТ, причем искажения, вносимые в нанотрубки типа zigzag, более существенны, чем искажения armchair нанотрубок. Найдено, что сильная структурная деформация не приводит к драматическому падению упругих свойств функционализированных ОУНТ. Установлено, что при увеличении диаметра нанотрубок значения их модуля Юнга осциллируют около среднего значения.

In this paper, structural and mechanical properties for a number of model single-walled carbon nanotubes (SWNT) of zigzag and armchair types have been thoroughly studied by DFT BP86/SVP method. Our research involved the quantum-chemical calculations for both pristine SWNTs and SWNTs functionalized by atomic oxygen. Equilibrium geometries were calculated for all structures and their Young’s moduli were determined. It was shown that oxygen addition distorts a structure of studied SWNTs. The changes in framework of zigzag nanotubes are more essential than those of armchair nanotubes. It was found that strong structural deformation doesn’t lead to a dramatic fall of elastic properties of oxidated SWNTs. It was established that upon going from the smallest to the biggest nanotubes’ diameter Young’s modulus oscillates near the mean value.