ТЕРАГЕРЦОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ МАКРО-РАЗМЕРНЫХ ПЛЁНОК НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК (Этап2)

Впервые проведено систематическое исследование макроразмерных пленок углеродных одностенных нанотрубок (УНТ) в свободновисящем состоянии и на подложках. Исследованы пленки двух типов: а) состоящие из углеродных нанотрубок различной длины б) обработанные низкочастотной кислородной плазмой с различными временами выдержки. Для это были проведены измерения инфракрасных спектров пропускания и терагерцовых спектров комплексных проводимости и диэлектрической проницаемости в диапазоне частот от 5 до 15000 см-1 при температурах от 4 до 300 К. Обработка полученных данных в рамках модели проводимости Друде-Лоренца позволила получить широкодиапазонные спектры электродинамических параметров пленок. В спектрах проводимости пленок из УНТ различной длины обнаружено резонансное поглощение на частотах в районе одного терагерца. Установлено, что частота пика терагерцовой проводимости для всех пленок с увеличением температуры сдвигается в низкочастотную область спектра, а с уменьшением длины УНТ – в высокочастотную. Температурная зависимость проводимости меняется с металлической на неметаллическую (активационную) при понижении частоты электромагнитного излучения. В спектрах пленок, обработанных плазмой, также обнаружено изменение температурной зависимости проводимости с металлического типа на активационный. Установлено что величина проводимости уменьшается с увеличением длительности экспонирования плазмой. При этом температурный коэффициент проводимости пленок претерпевает существенное изменение по сравнению с исходной пленкой на температурах ниже 70 К и на частотах меньше одного терагерца. Анализ полученных данных говорит в пользу значительной корреляции положения пика терагерцовой проводимости с длиной УНТ и характерным расстоянием между точками пересечений трубок (жгутов) в макро-размерных пленках, при этом эффекты туннелирования носителей тока через точки соприкосновения трубок и потенциальные барьеры дефектов могут являться определяющим фактором низкочастотных электродинамических свойств макро-размерный пленок УНТ. С целью исследования возможности наблюдать электродипольное упорядочение молекул воды в состоянии наноразмерной локализации, предсказанное несколькими теоретическими работами, были проведены эксперименты по обогащению пленок УНТ молекулами H2О, а также исследованы электродинамические свойства другой аллотропной модификации углерода – фуллерена, представляющей собой сферы с наноразмерными полостями, в которые в рамках проектах помешались водяные молекулы.