Computer simulation of AgI|Si3O6 complex nanocomposites in single-wall carbon nanotubes

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The method of molecular dynamics has been used to simulate heteronanostructures formed when silver iodide and silicon oxide nanoparticles are filling single-walled carbon nanotubes of the “armchair” type (12,12). The results of computer modeling show that stable nanostructured “internal nanocomposites” with AgI inclusions and silicon oxide clusters of various configurations can be formed in such tubes. Si3O6 clusters of linear and planar types have varying degrees of influence on the mobility of silver ions in the studied complex heteronanostructures of AgI|Si3O6@SWCNT.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. V. Petrov

St.-Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: a.petrov@spbu.ru

Институт химии

Russian Federation, St-Petersburg

I. V. Murin

St.-Petersburg State University

Email: a.petrov@spbu.ru

Институт химии

Russian Federation, St-Petersburg

A. K. Ivanov-Schitz

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: a.petrov@spbu.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Mekuye B., Abera B. // Nano Select. 2023. V. 4. P. 486. https://doi.org/10.1002/nano.202300038
  2. Baig N., Kammakakam I., Falath W. // Mater. Adv. 2021. V. 2. P. 1821. https://doi.org/ 10.1039/d0ma00807a
  3. Saleh H.M., Hassan A.I. // Sustainability. 2023. V. 15. № 14. P. 10891. https://doi.org/10.3390/su151410891
  4. Rizvi M., Gerengi H., Gupta P. // ACS Symp. Ser. 2022. V. 1418. P. 1. https://doi.org/10.1021/bk-2022-1418.ch001
  5. Rao R., Pint C.L., Islam A.E. et al. // ACS Nano. 2018. V. 12. P. 11756. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b06511
  6. Zhang Y., Rhee K.Y., Hui D. et al. // Compos. B. Eng. 2018. V. 143. P. 19. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.01.028
  7. Jadoun S., Chauhan N.P.S., Chinnam S. et al. // Biomedical Materials Devices. 2023. V. 1. P. 351. https://doi.org/10.1007/s44174-022-00009-0
  8. Barbaros I., Yang Y., Safaei B. et al. // Nanotechnol. Rev. 2022. V. 11. P. 321. https://doi.org/10.1515/ntrev-2022-0017
  9. Ilie A., Crampin S., Karlsson L., Wilson M. // Nano Res. 2012. V. 5. P. 833. https://doi.org/10.1007/s12274-012-0267-5
  10. Eatemadi M., Daraee H., Karimkhanloo H. et al. // Nanoscale Res. Let. 2014. V. 9. P. 393. https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-393
  11. Rakhi R.B. // Nanocarbon and its Composites / Eds. Khan A. et al. Woodhead Publishing, 2019. P. 489. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102509-3.00016-X
  12. Sandoval S., Tobias G., Flahaut E. // Inorganica Chim. Acta. 2019. V. 492. P. 66. https://doi.org/10.1016/j.ica.2019.04.004
  13. Ates M., Eker A.A., Eker B. // J. Adhesion Sci. Technol. 2017. V. 31. P. 1. https://doi.org/10.1080/01694243.2017.1295625
  14. Poudel Y.R., Li W. // Mater. Today Phys. 2018. V. 7. P. 74. https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2018.10.002
  15. Kharlamova M.V., Kramberger C. // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 2863. https://doi.org/10.3390/nano11112863
  16. Li L., Yang H., Zhou D. et al. // J. Nanomater. 2014. V. 2014. Art. 187891. https://doi.org/10.1155/2014/187891
  17. Nwanno C.E., Li W. // Nano Res. 2023. V. 16. P. 12384. https://doi.org/10.1007/s12274-023-6006-2
  18. Xiong J.Z., Yang Z.C., Guo X.L. et al. // Tungsten. 2024. V. 6. P. 174. https://doi.org/10.1007/s42864-022-00177-y
  19. Zhang D., Ye Z., Liu Z. et al. // Energy Storage Sci. Technol. 2023. V. 12. P. 2095. https://doi.org/10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0178
  20. Hou Z.-d., Gao Y.-y., Zhang Y. et al. // New Carbon Mater. 2023. V. 38. P. 230. https://doi.org/10.1016/S1872-5805(23)60725-5
  21. Thauer E., Ottmann A., Schneider P. et al. // Molecules. 2020. V. 25. P. 1064. https://doi.org/10.3390/molecules25051064
  22. Babkin A.V., Kubarkov A.V., Drozhzhin O.A. et al. // Dokl. Chem. 2023. V. 508. P. 1. https://doi.org/10.1134/S001250082360013X
  23. Enyashin A.N. // Comput. Mater. Discovery. 2018. P. 352. https://doi.org/10.1039/9781788010122-00352
  24. Shunaev V.V., Petrunin A.A., Zhan H. et al. // Materials. 2023. V. 16. P. 3270. https://doi.org/10.3390/ma16083270.
  25. Zare Y., Yop Rhee K., Park S.-J. // Results Phys. 2019. V. 15. P. 102562. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.102562
  26. Vivanco-Benavides L.E., Martínez-González C.L., Mercado-Zúñiga C. et al. // Comput. Mater. Sci. 2022. V. 201. P. 110939. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2021.110939
  27. Eliseev A.A., Yashina L.V., Brzhezinskaya M.M. et al. // Carbon. 2010. V. 48. P. 2708. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.02.037
  28. Baldoni M., Leoni S., Sgamellott A.I. et al. // Small. 2007. V. 3. P. 1730. https://doi.org/10.1002/smll.200700296
  29. Kumar S., Nehra M., Kedia D. et al. // Prog. Energy Combust. Sci. 2018. V. 64. P. 219. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2017.10.005
  30. Готлиб И.Ю., Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. и др. // Неорган. матер. 2010. Т. 46. С. 1509.
  31. Gotlib Yu., Ivanov-Schitz A.K., Murin I.V. et al. // Solid State Ionics. 2011. V. 188. P. 6. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2010.11.020
  32. Готлиб И.Ю., Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. и др. // ФТТ. 2011. Т. 53. С. 2256.
  33. Gotlib I.Yu., Ivanov-Schitz A.K., Murin I.V. et al. // J. Phys. Chem. C. 2012. V. 116. P. 19554. https://doi.org/10.1021/jp305518t
  34. Готлиб И.Ю., Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. и др. // ФТТ. 2014. Т. 56. № 7. С. 1420.
  35. Уваров Н.Ф. Композиционные твердые электролиты. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2008. 258 с.
  36. Petrov A.V., Salamatov M.S., Ivanov-Schitz A.K. et al. // Ionics. 2021. V. 27. P. 1255. https://doi.org/10.1007/s11581-020-03710-6
  37. Петров А.В., Мурин И.В., Иванов-Шиц А.К. // Журн. общ. химии. 2017. Т. 87. C. 1062.
  38. Mekky H. Preprint. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-3951310/v1
  39. Rappé A.K., Casewit C.J., Colwell K.S. et al. // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114. P. 10024. https://doi.org/10.1021/ja00051a040

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Bond lengths and charge states of the linear (a) and planar (b) forms of Si3O6 nanoparticles.

Download (147KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Longitudinal (initial (a) and final (b) states) and cross-sections (c–d) of SWCNT filled with silver iodide and linear Si3O6 nanoparticles. Calculations at 900 K; cross-sections represent a layer 12–15 Å thick; numbers in Fig. b indicate cross-sections in Fig. c–d.

Download (699KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Longitudinal (initial (a) and final (b) states) and transverse (c–d) sections of SWCNT filled with silver iodide and planar Si3O6 nanoparticles. Calculations at 900 K; transverse “sections” represent a layer with a thickness of 12–15 Å; numbers in Fig. b indicate sections in Fig. c–d.

Download (656KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. RPCF of Ag–I (1), I–I (2) and Ag–Ag (3) pairs in tubes with linear (a) and planar (b) nanoclusters at 900 K.

Download (117KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Time dependences of the SCS of ions in tubes filled with Si3O6 nanoparticles of planar (1 – Ag, 3 – I, 4 – Si) and linear (2 – Ag, 5 – I, 6 – Si) forms (at 900 K).

Download (107KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Diffusion of silver and iodine ions in tubes: ∎ – Ag in SWCNT with a linear Si3O6 cluster, □ – I in SWCNT with a linear Si3O6 cluster, ● – Ag in SWCNT with a planar Si3O6 cluster, ○ – I in SWCNT with a linear Si3O6 cluster, ☆ – Ag in SWCNT (11,11) [31], ★ – I in SWCNT (11,11) [31].

Download (78KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».