xxiii πανελληνιο ÏƒÏ Î½ÎµÎ´ÏÎ¹Î¿ Ï†Ï ÏƒÎ¹ÎºÎ·Ï‚ στερεας καταστασης & επιστημης ...

εξωτερικών, ενώ οι τελευταίοι υποστηρίζονται μηχανικά από τους εσωτερικούς. Το φαινόμενο της θωράκισης καθίσταται
ακόμη εντονότερο στην περίπτωση των εσωτερικών σωλήνων των MWCNT.
1.4
1.4
1.2
1.2
SWCNT
Γ (x10 -2 GPa -1 )
1.0
0.8
0.6
DWCNT-inner
515 nm
676 nm
Γ (x10 -2 GPa -1 )
1.0
0.8
0.6
8
Δd
6.7
8
7 SWCNT
DWCNT-inner
d in
6
0.4
0.4
6.9
7
0.2
0.0
MWCNT-innermost
300 350 400
300 350 400
Raman shift (cm -1 ) (a)
RBM frequency (cm -1 ) (b)
Σχήμα 2 (a) Πειραματικά αποτελέσματα για τις παραμέτρους Γ των RBM των εσωτερικών νανοσωλήνων σε DWCNT
(σημεία) και MWCNT (γραμμή που αντιπροσωπεύει τη μέση τιμή τους). Η καμπύλη που αφορά τα SWCNT προέρχεται από
την αναφορά [6] και είναι απόλυτα συμβατή με τα δικά μας πειραματικά αποτελέσματα. (b) Το αντίστοιχο διάγραμμα με
βάση ένα απλό μοντέλο αναρμονικά συζευγμένων αναρμονικών ταλαντωτών.
Το φαινόμενο της θωράκισης καθίσταται ευκρινέστερο στο διάγραμμα των κανονικοποιημένων συντελεστών πίεσης των
RBM (παράμετροι Γ=ω -1 ∂ω/∂P) με τη συχνότητά τους (σχήμα 2a), όπου οι παράμετροι Γ για τα τρία υλικά
διαφοροποιούνται σημαντικά. Ταυτόχρονα, στο σχήμα 2b παρουσιάζεται το αντίστοιχο διάγραμμα όπως προκύπτει από ένα
απλό μοντέλο όπου το σύστημα των ομοαξονικών σωλήνων αντιπροσωπεύεται, όσον αφορά τον RBM και την επίδραση της
πίεσης, από ένα σύστημα αναρμονικών ταλαντωτών που αλληλεπιδρούν με τους γειτονικούς τους μέσω αναρμονικού
δυναμικού (Lennard-Jones) [7]. Η απλότητα του μοντέλου δεν επιτρέπει την ποσοτική σύγκριση, αλλά η ποιοτική ομοιότητά
τους είναι χαρακτηριστική. Είναι λοιπόν προφανές ότι η παρεχόμενη θωράκιση είναι συνάρτηση της έντασης της
αλληλεπίδρασης van der Waals του εσωτερικού με τον εξωτερικό σωλήνα η οποία εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των
δύο σωλήνων (διαφορά διαμέτρων). Η διαπίστωση αυτή επισημαίνει ότι η πληθώρα των κορυφών στα φάσματα των
DWCNT δεν πρέπει να αποδίδεται σε αντίστοιχο αριθμό εσωτερικών νανοσωλήνων, αλλά σε μικρό αριθμό εσωτερικών
σωλήνων οι οποίοι συνδυάζονται όμως με εξωτερικούς διαφόρων διαμέτρων. Το φαινόμενο της θωράκισης εντείνεται,
επίσης, με την αύξηση του αριθμού των ομοαξονικών σωλήνων, όπως καταδεικνύεται από τις πολύ μικρές τιμές των
παραμέτρων Γ στα πειραματικά μας δεδομένα, ενώ η αντίστοιχη απόκριση από το θεωρητικό μοντέλο είναι πρακτικά
μηδενική (δεν εμφανίζεται στο διάγραμμα). Οι εσωτερικοί σωλήνες με μικρότερο αριθμό εξωτερικών είναι αναμενόμενο να
έχουν ισχυρότερο σήμα αλλά να παρουσιάζουν και λιγότερο έντονα το φαινόμενο της θωράκισης γεγονός που μπορεί να
ερμηνεύσει τις πολύ μικρές αλλά μη μηδενικές πειραματικές μας τιμές.
Είναι προφανές στα πλαίσια των αποτελεσμάτων μας ότι ο εγκλεισμός οποιουδήποτε υλικού εντός νανοσωλήνα άνθρακα δεν
πρέπει να ερμηνεύεται αυστηρά ως «απομόνωση» από το περιβάλλον του. Περιγράφει περισσότερο, μία μειωμένη και
επιλεκτική αλληλεπίδραση του υλικού με τις εξωτερικές διεγέρσεις μέσω της αλληλεπίδρασής του με τον εξωτερικό
νανοσωλήνα. Θα ήταν λοιπόν ενδιαφέρον να διερευνηθεί η δυνατότητα ελέγχου χημικών αντιδράσεων στο εσωτερικό των
νανοσωλήνων μέσω της κατάλληλης επιλογής των εξωτερικών συνθηκών (π.χ. πίεση), ή της αύξησης της επιφανειακής τους
ενεργότητας (π.χ. καταλυτική δράση) με τον εγκλεισμό κατάλληλων ουσιών στο εσωτερικό τους.
[1] Dresselhaus M. S.and Eklund P. C., Adv. Phys. 49 (2000) 705.
[2] Loa I., J. Raman Spectrosc. 34 (2003) 611.
[3] Bandow S., Takizawa M., Hirahara K. et al., Chem. Phys. Lett. 337 (2001) 48.
[4] Zhao X., Ando Y., Qin L. C. et al., Chem. Phys. Lett. 361 (2002) 169.
[5] Venkateswaran U.D., Rao A.M., Richter E. et al, 59 (1999) Phys. Rev. B 10928.
[6] U.D. Venkateswaran, Phys. Stat. Sol. (b) 241 (2004) 3345.
[7] Christofilos D., Arvanitidis J., Kourouklis G.A. et al., Phys. Rev. B (2007) submitted.
Ευχαριστίες
Οι συγγραφείς επιθυμούν να ευχαριστήσουν την Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας για την οικονομική
υποστήριξη του ερευνητικού έργου στα πλαίσια του προγράμματος «Πυθαγόρας ΙΙ».
0.2
0.0
7.1
7.3
7.5
6
248