search query: @author Astala, Roope / total: 1
reference: 1 / 1
« previous | next »
Author:Astala, Roope
Title:Nucleation of Diamond in Carbon Onions
Timantin muodostuminen hiilisipulirakenteissa
Publication type:Master's thesis
Publication year:1999
Pages:62      Language:   eng
Department/School:Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto
Main subject:Fysiikka   (Tfy-3)
Supervisor:Nieminen, Risto
Instructor:Kaukonen, Markus
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark TF80     | Archive
Keywords:fullerenes
carbon
carbon onions
diamond
simulation
fullereenit
hiili
hiilisipulit
timantti
simulointi
Abstract (fin):Hiilen sipulirakenne muodostuu erikokoisista sisäkkäistä fullereeneista.
Vuonna 1996 havaittiin (Banhart ym.), että säteilytettäessä hiilisipuleita energioiltaan MeV:ien luokkaa olevilla elektroneilla tai ioneilla tapahtuu hiilisipulin ytimessä timantin muodostumista.
Säteilytyksellä menetelmillä on tuotettu suuruusluokaltaan 100 nm olevia timantteja.
Merkittävä havainto on, että jatketulla säteilytyksellä kyetään kasvattamaan timantteja ilman ulkoisen paineen kasvattamista.
Hiilisipuli toimii nanoskooppisena painekammiona, johon ionisäteytys kuljettaa hiiliatomeita synnyttämällä törmäyskaskadeja.
Tästä seuraa sekä paineen että lämpötilan kasvu ydinalueella.
Näin ollen olosuhteet muuttuvat paikallisesti edulliseksi timantin muodostumiselle.

Tässä työssä pyritään mallintamaan timantin muodostumista hiilisipulin ytimessä tietokonesimuloinnein.
Atomien välisten vuorovaikutuksien kuvaamiseen käytetään semiempiiristä tiheysfunktionaaliteoriaan pohjautuvaa tiukkasidosmenetelmää (DFTB).
Menetelmässä atomien väliset vuorovaikutuspotentiaalit on muodostettu itseiskonsistentisti elektronirakenteeltaan tiivistetyille pseudoatomeille paikallisen tiheyden approksimaation (LDA) puitteissa.
Työssä suoritetut simuloinnit voidaan jakaa neljään luokkaan: pienten hiiliklustereiden (2-15 atomia) ominaisuudet vapaassa avaruudessa ja C_(60)-fullereenin sisällä, yksittäisten hiiliatomien diffuusio C_(60)-kuoren läpi, yksittäisten hiiliatomien törmäykset C_(60)-fullereeniin ja C_(300) - (eli C_(240) + C_(60)) hiilisipulin täyttö.
Menetelminä käytetään energian liittogradienttiminimointia (CG), pakotettua diffuusiota sekä molekyylidynamiikkaa (MD).
Simulaatioiden tuottamien rakenteiden geometrioista analysoidaan mm. sidospituuksia ja sidoskulmia sekä hybridiosuuksia, joiden avulla havaitaan, onko timantin muodostuminen alkanut.

Simuloinneissa havaittiin C_(60):n stabilisoivan sisältämiään hiiliklustereita, 7-rengas ja kaksois - 5-rengas olivat vakaita C_(60):n sisällä.
Tähän fullereeniin mahtui 17 hiiliatomia satunnaisiin paikkoihin ennen kuin C_(60)-kuori vaurioitui vakavasti.
Atomien lisääminen yli 10:n aiheutti voimakkaan sp[3]-hybridiosuuden kasvun.
C_(60)-kuoren alunperin voimakkaasti vääntyneillä sidoksilla oli taipumusta vaihtaa hybridisaationsa sp[3]:si sitoen tällöin sisällä olevan klusterin vapaita sidoksia.
Mahdolliset diffuusiopolkujen C_(60)-fullerenikuoren sisälle havaittiin rajoittuneen kulkemaan kahden viereisen C_(60):n atomin välistä.
Fullereenikuoren 5- ja 6-renkaiden keskuksien läpi diffuusio on epäedullista.
Törmäyksiä MD-simuloitiin kaksois - 5-renkaan tai 6-renkaan sisältävään C_(60):een yksittäisillä hiiliatomeilla energia-alueella 50 - 500 eV ja aiheutunutta vauriota arvioitiin.
Suoritettaessa törmäys C_(60):een C_(240) sisällä havaittiin törmäystuotteiden järjestyvän nopeasti kohti fullereenirakennetta jäähdytettäessä sipulia osuman jälkeen.

Hiiliatomien virtaa sipulin ytimeen mallinnettiin täyttämällä C_(300)-rakennetta.
Täytön tapahtuessa hitaasti havaittiin atomien C_(240):n sisällä järjestyvän kuorimaiseksi rakenteeksi.
Intensiivisemmässä täyttämisessä havaittiin kuorirakenteen muuntuminen sp[3]-rikkaaksi tiivistymäksi.
Mekanismissa pienet sp[3]-alueet kasvoivat ja perkoloivat.
Lopputuloksena sipulirakenteen sisälle muodostui amorfista timanttia.

Työssä havaitaan, että C_(240)-kuori on riittävän vahva toimiakseen nanoskooppisena painekammiona timantin muodostumiselle.
Muodostumisprosessia kyettiin mallintamaan atomitason simuloinneilla, mikä mahdollistaa yksityiskohtaisen tiedon keräämisen tämän voimakkaassa termodynaamisessa epätasapainossa tapahtuvan prosessin dynaamisista ominaisuuksista.
ED:1999-10-19
INSSI record number: 14899
+ add basket
« previous | next »
INSSI