Хімія, фізика та технологія поверхні, 2022, 13 (2), 170-178.

Квантовий ефект Хо-Оу-Менделя в композитах «полімер-багатостінні вуглецеві нанотрубки»



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp13.02.170

M. T. Kartel, L. A. Karachevtseva, Yu. I. Sementsov, O. O. Lytvynenko

Анотація


В даній роботі можливості підсилення властивостей наноструктурованих поверхонь були виявлені на композитах «полімер-багатостінні вуглецеві нанотрубки». Вплив зв’язків sp3 гібридизації досліджено в композитах на основі поліпропілену, поліаміду-6, поліаміду-12 і полівінілхлориду після додавання вуглецевих нанотрубок до полімера. ІЧ-поглинання плівок композитів перевищує поглинання полімера у 102–105разів. При цьому більша амплітуда коливань C–C, СН, СН2 та СН3 зв’язків відповідає більш високому поглинанню на частотах коливань γω(CН) і γω(CH2). Крім того, на композитах виміряно двополярні осциляції поглинання з негативною компонентою в спектральних діапазонах смуг «D» і «2D» sp3 гібридизації в нанотрубках.             2D-смуга відповідає моді другого порядку по відношенню до D-смуги. Інтенсивність 2D-смуги збільшується при зростанні концентрації дефектів. Поглинання світла збільшується, коли частоти локальних коливань поверхневих зв’язків в вуглецевих нанотрубках відповідають частоті щілинних мод уздовж межі «нанотрубка-полімер» (поверхневі поляритони). Двополярні коливання мають надмалу напівширину               0.4–0.6 см–1, що свідчить про сильну взаємодію поверхневих поляритонів з фотонами. Вертикально поляризоване світло уздовж вуглецевих нанотрубок і горизонтально поляризоване світло в D і 2D смугах призводять до розгалуження фотонів, до двофотонної інтерференції та реалізації квантового ефекту         Хо-Оу-Менделя.


Ключові слова


композити «полімер-багатостінні вуглецеві нанотрубки»; розгалуження фотонів; дво-фотонна інтерференція; квантовий ефект Хо-Оу-Менделя

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Karachevtseva L.A., Lytvynenko O.O., Onyshchenko V.F., Strelchuk V.V., Boyko V.A. Exciton-polaritons in 2D macroporous silicon structures with nano-coatings. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2020. 10(4): 9. https://doi.org/10.15407/hftp11.04.445

2. Karachevtseva L.A., Kartel M.T., Lytvynenko O.O. 1D and 2D polaritons in macroporous silicon structures with nano-coatings. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2021. 11(1): 9. https://doi.org/10.15407/hftp12.01.009

3. Treacy M., Ebbesen T., Gibson J. Exceptionally high Young's modulus observed for individual carbon nanotubes. Nature. 1996. 381: 678. https://doi.org/10.1038/381678a0

4. Bauhofer W., Kovacs J. A review and analysis of electrical percolation in carbon nanotube polymer composites. Comp. Sci. Technol. 2009. 69(10): 1486. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2008.06.018

5. Lacerda L., Bianco A., Prato M., Kostarelos M. Carbon nanotubes as nanomedicines: from toxicology to pharmacology. Adv. Drug Delivery Rev. 2006. 58(14): 1460. https://doi.org/10.1016/j.addr.2006.09.015

6. Wilder W., Venema L., Rinzler A., Smalley, R., Dekker C. Electronic structure of atomically resolved carbon nanotubes. Nature. 1998. 391: 59. https://doi.org/10.1038/34139

7. Fan S., Chapline M., Franklin N., Tombler T., Cassell A., Dai H. Self-oriented regular arrays of carbon nanotubes and their field emission properties. Science. 1999. 283(5401): 512. https://doi.org/10.1126/science.283.5401.512

8. Wei B., Vajtai R., Ajayan P. Reliability and current carrying capacity of carbon nanotubes. Appl. Phys. Lett. 2001. 79(8): 1172. https://doi.org/10.1063/1.1396632

9. Kompan M., Aksyanov I. Near-UV narrow-band luminescence of polyethylene and polytetrafluoroethylene. Phys. Solid State. 2009. 51(5): 1083. https://doi.org/10.1134/S1063783409050291

10. Karachevtseva L., Kartel M., Lytvynenko O., Onyshchenko V., Parshyn K., Stronska O. Polymer-nanoparticle coatings on macroporous silicon matrix. Adv. Mater. Lett. 2017. 8(4): 336. https://doi.org/10.5185/amlett.2017.1412

11. Thostenson E., Ren Z., Chou T-W. Advances in the Science and Technology of Carbon Nanotubes and their Composites: A Review. Compos. Sci. Technol. 2001. 61(13): 1899. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(01)00094-X

12. Awasthi K., Srivastava A., Srivastava O. Synthesis of Carbon Nanotubes. J. Nanosci. Nanotechnol. 2005. 5(10): 1616. https://doi.org/10.1166/jnn.2005.407

13. Krimm S. Infrared Spectra of High Polymers. Fcrtschr. Hochpolym.-Forsch. 1960. 2: 51. https://doi.org/10.1007/BF02283926

14. Miyake A. Infrared spectra and crystal structures of polyamides. J. Polym. Sci. 1960. 44(143): 223. https://doi.org/10.1002/pol.1960.1204414319

15. Onyshchenko V., Karachevtseva L. Conductivity and photoconductivity of two-dimensional macroporous silicon structures. Ukr. J. Phys. 2013. 58(9): 846. https://doi.org/10.15407/ujpe58.09.0846

16. Resanova N., Kartel M., Sementsov Yu., Prikhod'ko G., Melnik I., Tsebrenko M. Rheological Properties of Molten Mixtures of Polypropylene/Copolyamide/Carbon Nanotubes. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2011. 2(4): 451.

17. Gerardi G.J., Poindexter E.H., Caplan P.J., Jonhson N.M. Interface traps and Pb centers in oxidized (100) silicon wafers. Appl. Phys. Lett. 1986. 49(6): 348. https://doi.org/10.1063/1.97611

18. Vinogradov E.A., Zhizhin G.N., Yakovlev V.A. Resonance between dipole oscillations of atoms and interference modes in crystalline films. J. Exp. Theor. Phys. 1979. 50: 486.

19. Vinogradov E.A. Semiconductor microcavity polaritons. Physics-Uspekhi. 2002. 45(12): 1213. https://doi.org/10.1070/PU2002v045n12ABEH001189

20. Ou Z., Hong C., Mandel L. Relation between input and output states for a beam splitter. Opt. Commun. 1987. 63(2): 118. https://doi.org/10.1016/0030-4018(87)90271-9




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp13.02.170

Copyright (©) 2022 M. T. Kartel, L. A. Karachevtseva, Yu. I. Sementsov, O. O. Lytvynenko

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.