В работе [1] со ссылкой на [2] говорится, что молекула С60 сохраняет стабильность в инертной атмосфере аргона вплоть до температур ~1200 К. В ряде работ [3, 4, 5], со ссылкой, в конечном итоге, на одну и ту же статью [6], отмечается, что молекула С60 сохраняет свою термическую стабильность при температурах до 1700 К.
В других работах приводятся существенно более высокие температуры устойчивости фуллеренов. Так в работе [7] со ссылкой на [8] утверждается, что разрушение молекул С60 и С70 в газовой фазе начинается при температурах 2650 и 2440 К соответственно. В упомянутой работе [3], со ссылками на [9, 10], отмечается аномально высокая термическая стабильность С60 , которая теряет свою химическую структуру лишь при нагреве до температур выше 3000 К.
Для решения вопроса о термической устойчивости фуллеренов можно использовать их термодинамические характеристики. В настоящей работе были проведены термодинамические расчеты состояний смесей углерода с аргоном и гелием, основанные на достаточно надежных термодинамических данных для фуллеренов С60, С70, приведенных в статье [7].
С использованием программы «АСТРА» [11] были рассчитаны различные варианты состава квазиравновесной (без учета конденсированного углерода) газофазной системы, включающей первые кластеры углерода и фуллерен С60, а также буферный газ (аргон, гелий).
Типичные результаты термодинамических расчетов температурной зависимости состава указанных смесей приведен на рис. 1. Видно, что при высоких температурах первые кластеры являются термически более устойчивы по сравнению с фуллереном С60 , который, однако, в такой смеси оказывается устойчив до высокой температуры, превышающей 3000 К.
Результаты проведенных термодинамических расчетов показали, что температура устойчивости фуллеренов не является постоянной, а зависит от параметров смеси углерода и буферного газа. На рис.2. приведены значения температуры устойчивости фуллерена С60 в зависимости от давления и соотношения в смеси углерода и буферного газа, в качестве которого выступают гелий и аргон.
В качестве температуры устойчивости бралась температура, при которой распаду (диссоциации) подвергается 10% общего количества фуллерена (степень диссоциации фуллерена равна 0.1).
Видно, что с ростом содержания углерода в смеси термическая устойчивость фуллеренов возрастает, а при равных условиях в среде аргона она выше, чем в среде гелия.
Проведенные расчеты для фуллерена С70 приводят к результатам, отличающимся от аналогичных результатов для фуллерена С60 на несколько десятков градусов.
Работа выполнена при поддержке НОЦ «ПЛАЗМА».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- А.В.Елецкий, Б.М.Смирнов "Фуллерены",УФН, 1993,т.163,№2,с.33-60;
- Millican J. et al . // Chem. Mater. V. 3. 386.
- "Фуллерены и структуры углерода",УФН,т.165,№9,1995,с.977.
- Чурилов Г.Н. Плазменный синтез фуллеренов. ПТЭ, 2000, №1
- Сидоров Л.Н. // Соровский образовательный журнал. 1998, №3, с.65
- Kolodney E, Tsipinyuk B, Budrevich A J. Chem. Phys. 100 8542 (1994)
- В.В. Дикий, Г.Я.Кабо Термодинамические свойства фуллеренов С60, С70. Успехи химии, 69(2),2000,с.107-117.
- T. Sommer, T. Kruse, P. Roth. J. Phys. B, 29, 4955 (1996).
- Zhang B L et al. Phys. Rev. B 48 11381 (1993)
- Kim S G, Tomanek D Phys. Rev. Lett. 72 2418 (1994)
- Низкотемпературная плазма. Т.3: Химия плазмы. Новосибирск: Наука, 1991. 428 с.
Работа представлена на научную заочную электронную конференцию «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» по направлению «Новые материалы и химические технологии» (15-20 марта, 2004 г.)
Библиографическая ссылка
Бородин В. И., Трухачева В. А. О температурной стабильности фуллеренов // Современные наукоемкие технологии. – 2004. – № 1. – С. 82-83;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=21590 (дата обращения: 19.04.2024).