Особенности образования сильнолегированных бором наноалмазов в процессе пиролиза димера 9-борабицикло [3.3.1]нонана под давлением

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Изучены особенности образования наноалмазов в процессе пиролиза гетероциклического соединения – димера 9-борабицикло[3.3.1]нонана (C16H30B2) при давлении 8–9 ГПа. Результаты экспериментов указывают на зарождение наноалмазов непосредственно при разложении прекурсора в диапазоне температур 770-830 K. Предложен механизм нуклеации наноалмазов, предполагающий сшивку молекул B–C связями с сохранением исходной sp3 гибридизации молекул. С использованием спектроскопии комбинационного рассеяния света впервые убедительно продемонстрировано вхождение бора в кристаллическую решетку наноалмазов со средними размерами 2.1 и 4.3 нм. Анализ спектров комбинационного рассеяния света позволяет сделать оценку концентрации бора в наноалмазах на уровне 1021 см-3.

Full Text

Restricted Access

About the authors

К. М. Кондрина

Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Author for correspondence.
Email: kondrina.km@phystech.edu
Russian Federation, Калужское ш., 14, Троицк, Москва, 108840; Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская обл., 141701

С. Г. Ляпин

Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук

Email: kondrina.km@phystech.edu
Russian Federation, Калужское ш., 14, Троицк, Москва, 108840

А. А. Ширяев

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Email: kondrina.km@phystech.edu
Russian Federation, Ленинский пр., 31, Москва, 119071

Ю. В. Григорьев

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт»

Email: kondrina.km@phystech.edu
Russian Federation, Ленинский пр., 59, Москва, 119333

E. A. Екимов

Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук

Email: kondrina.km@phystech.edu
Russian Federation, Калужское ш., 14, Троицк, Москва, 108840

References

  1. Kumar S., Nehra M., Kedia D., Dilbaghi N., Tankeshwar K., Kim K. H. Nanodiamonds: Emerging Face of Future Nanotechnology // Carbon. 2019. V. 143. P. 678–699. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.11.060
  2. Wentorf R.H. The Behavior of Some Carbonaceous Materials at Very High Pressures and High Temperatures // J. Phys. Chem. 1965. V. 69. P. 3063-3069. https://doi.org/10.1021/j100893a041
  3. Onodera A., Suito K., Morigami Y. High-Pressure Synthesis of Diamond from Organic Compounds // Proc. Jpn. Acad. B. 1992. V. 68. P. 167-171. https://doi.org/10.2183/pjab.68.167
  4. Sidorov V.A., Ekimov E.A. Superconductivity in Diamond // Diamond Relat. Mater. 2010. V. 19. № 5-6. P. 351-357. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2009.12.002
  5. Davydov V.A., Rakhmanina A.V., Agafonov V.N., Khabashesku V.N. Synergistic Effect of Fluorine and Hydrogen on Processes of Graphite and Diamond Formation from Fluorographite-Naphthalene Mixtures at High Pressures // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. № 43. P. 21000-21008. https://doi.org/10.1021/jp206904t
  6. Ekimov E.A., Kudryavtsev O.S., Khomich A.A., Lebedev O.I., Dolenko T.A., Vlasov I.I. High‐Pressure Synthesis of Boron‐Doped Ultrasmall Diamonds from an Organic Compound // Adv. Mater. 2015. V. 27. № 37. P. 5518-5522. https://doi.org/10.1002/adma.201502672
  7. Vervald A.M., Burikov S.A., Scherbakov A.M., Kudryavtsev O.S., Kalyagina N.A., Vlasov I.I., Ekimov E.A., Dolenko T.A., Boron-Doped Nanodiamonds as Anticancer Agents: En Route to Hyperthermia/Thermoablation Therapy // ACS Biomater. Sci. Eng. 2020. V. 6 P. 4446-4453. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.0c00505
  8. Kondo, T. Recent Electroanalytical Applications of Boron-doped Diamond Electrodes // Curr. Opin. Electrochem. 2022. V. 32. P. 100891. https://doi.org/10.1016/j.coelec.2021.100891
  9. Heyer S., Janssen W., Turner S., Lu Y.G., Yeap, W.S., Verbeeck, J., Haenen, K., Krueger, A. Toward Deep Blue Nano Hope Diamonds: Heavily Boron-Doped Diamond Nanoparticles // ACS Nano. 2014. V. 8. № 6. P. 5757-5764. https://doi.org/10.1021/nn500573x
  10. Gebbie M.A., Ishiwata H., McQuade P.J., Petrak V., Taylor A., Freiwald C., Dahl J.E., Carlson R.M.K., Fokin A A., Schreiner P.R., Shen Z. X., Nesladek M., Melosh N.A. Experimental Measurement of the Diamond Nucleation Landscape Reveals Classical and Nonclassical Features // Proc. Nat. Ac. Sci. 2018 V. 115 № 33 P. 8284-8289. https://doi.org/10.1073/pnas.1803654115
  11. Екимов Е.А., Сидоров В.А., Рахманина А.В., Мельник Н.Н., Тимофеев М.А., Садыков Р.А. Особенности синтеза, структура и некоторые физические свойства алмаза, легированного бором // Неорган. материалы. 2006. Т. 42. № 11 С. 1313-1319.
  12. Pruvost F., Bustarret E., Deneuville A. Characteristics of Homoepitaxial Heavily Boron-Doped Diamond Films from Their Raman Spectra // Diamond Relat. Mater. 2000. V. 9. № 3-6. P. 295-299. https://doi.org/10.1016/S0925-9635(99)00241-1
  13. Mortet V., Taylor A., Živcová Z. V., Machon D., Frank O., Hubík P., Tremouilles D., Kavan L. Analysis of Heavily Boron-Doped Diamond Raman Spectrum // Diamond Relat. Mater. 2018. V. 88. P. 163-166. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2018.07.013
  14. Mortet V., Živcová Z.V., Taylor A., Davydová M., Frank O., Hubík P., Lorincik J., Aleshin M. Determination of Atomic Boron Concentration in Heavily Boron-Doped Diamond by Raman Spectroscopy // Diamond Relat. Mater. 2019. V. 93. P. 54-58. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2019.01.02

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences