The dissertation presents a study of the magnetic and magnetotransport properties of low-dimensional forms of carbon modified with magnetic metals. The influence of the structure and morphological composition of carbon nanostructures and the modifying magnetic phase on the magnetic and magnetotransport characteristics was investigated. To determine the regularities of the manifestation of magnetoresistance features, a wide range of carbon nanostructures, single-walled and multi-walled carbon tubes (CNT) and graphite nanoplates (GNP) modified with magnetic brooms Fe, Co, Ni of different concentrations and phase compositions were selected. The work investigated the structure of unmodified multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) of different structural perfection. The results of X-ray structural analysis and infrared spectroscopy indicate the presence of low structural perfection, a significant number of defects and the presence of catalyst metal in the MWCNT sample, while in the MWCNT sample of high structural perfection there is a certain ordering between graphite layers and the absence of catalyst metal. It was experimentally determined that for these MWCNTs, the effects of weak localization and interaction of charge carriers are manifested. Analysis of the X-ray diffraction pattern of low-concentration iron-modified MWCNTs determined that the highly intense 002 graphitization line corresponds to the interplanar distance d 002 = 0.344 nm of carbon, and a number of lines corresponding to Fe3C, - Fe, Fe3O4 were also detected . The presence of iron particles 10-15 nm in size and 120-140 nm in length in the internal cavity of MWCNT was determined by electron microscopy and thermomagnetometry . Studies of the dependences of magnetoresistance on the magnetic field indicate the presence of giant and anisotropic magnetoresistance at room temperatures, at the same time, lowering the temperature to 77 K leads to the disappearance of these effects and the manifestation of the effect of weak localization of charge carriers. The structure of single-walled CNTs modified with nickel has been studied in the work. Analysis of X-ray diffraction, electron microscopy and thermomagnetometry data indicates the presence of a multilayer carbon phase and the presence of nickel particles with a diameter of up to 1.5 nm in the internal cavity. Magnetoresistance studies of a bulk sample of singlewalled CNTs synthesized using nickel as a catalyst have shown the presence of the asymmetric magnetoresistance effect in the given structure. Studies of the structural and morphological composition of MWCNT modified with high concentrations of iron and cobalt were carried out by X-ray structural analysis, electron microscopy and thermomagnetometry. The structure of MWCNT modified with iron with a mass concentration of 29% and 20% is a multi-layered CNT, the interplanar distance between the graphite layers of which is 0.342 nm, contains particles of iron oxides FeO and Fe2O3 , iron carbide Fe3C and α-Fe in the internal cavity, at the ends of the tubes and in the interplanar space with a size of 8 nm and 6 nm, respectively. The structure of MWCNT modified with cobalt with a mass concentration of 30% consists of MWCNT with an interplanar distance between the graphite layers of 0.34 nm in the internal cavity, at the ends of the tubes and in the interplanar space with a size of 10 nm there are particles of cobalt and cobalt oxide. The study of the dependences of the magnetoresistance on the magnetic field, samples of MWCNT modified with iron with a mass concentration of 29% and MWCNT modified with cobalt with a mass concentration of 30%, in the temperature range from 4.2 K to the diamond temperatures, indicates the presence of a combination of the effects of GMR and anisotropic magnetoresistance. For samples of MWCNT modified with iron with a mass concentration of 20%, experimental studies of magnetoresistance have established the presence of the effects of asymmetric and anisotropic magnetoresistance. The structure of the samples of MWCNT and GNP decorated simultaneously with two metals was studied by X-ray structural analysis, scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. A common feature for these samples is the uniform distribution of the modifying phase on the surface and edges of the carbon phase. The sample of MWCNT modified with iron and nickel contains the FeNi3 phase with a size of 20-40 nm, the sample of MWCNT modified with cobalt and iron contains the phases Co, α-Fe, FeO with a size of 20-30 nm, the sample of MWCNT modified with cobalt and nickel contains particles of the magnetic phase with a size of 10-40 nm. The GNP modified with nickel and iron, the interplanar distance of the carbon phase is 0.355 nm, the structure is well ordered and has the stacking sequence ABAB, contains particles of the Ni and α- Fe phases with a size of 40-60 nm. For MWCNT and GNPs decorated with Fe80Ni20 , there is a manifestation of the giant magnetoresistance effect. For MWCNT decorated with Co93Fe07 and Ni20Co80 , which are in a superparamagnetic state on the surface of the MWCNT, an anisotropic magnetoresistive effect is realized. The structure and magnetotransmission of the MWCNT array were studied in the work. The results of X-ray structural analysis, electron microscopy and thermomagnetometry showed that the MWCNT array contains nanoparticles in the internal cavity - Fe , Fe3C , Fe2O3 with a size of about 15 nm. For these MWCNT, when measuring magnetoresistance in the longitudinal orientation, the manifestation of the giant magnetoresistance effect is observed.

У дисертаційній роботі представлено дослідження магнітних та магнітотранспортних властивостей низькорозмірних форм карбону, модифікованих металами. Досліджено вплив структури та морфологічного складу карбонових наноструктур та магнітної фази на магнітні на магнітотранспортні характеристики. Для визначення закономірностей прояву особливостей магнітоопору було обрано широкий ряд вуглецевих наноструктур, одностінних та багатостінних вуглецевих нанотрубок (ВНТ) та графітових нанопластинок (ГНП), модифікованих магнітними металами Fe, Co, Ni різної концентрації та фазового складу. У роботі досліджувалась структура, багатостінних вуглецевих нанотрубок (БВНТ) різної структурної досконалості. Результати дослідження рентгенострукторного аналізу та інфрачервоної спектроскопії вказують на наявність у зразку БВНТ низької структурної досконалості значної кількості дефектів, у зразку БВНТ високої структурної досконалості спостерігається певне впорядкування між графітовими шарами та відсутність металу каталізатора. Експериментально визначено, що для даних БВНТ проявляються ефекти слабкої локалізації та взаємодії носіїв заряду. З аналізу рентгенограми БВНТ, модифікованих залізом низької концентрації, визначено, що високоінтесивна 002 графітова лінія відповідає міжплощинній відстані d002 = 0.344 нм карбону, також виявлено ряд ліній, що відповідають Fe3C, -Fe, Fe3O4. Методами електронної мікроскопії та термомагнітометрії, визначено присутність у внутрішній порожнині БВНТ, частинок заліза розміром 10-15 нм та довжиною 120-140 нм. Дослідження залежностей магнітоопору від магнітного поля, вказують на наявність гігантського та анізотропного магнітоопорів при кімнатних температурах, в той же час, зниження температури до 77 К призводить до зникнення даних ефектів та прояву ефекту слабкої локалізації носів заряду. У роботі досліджено структуру одностінних ВНТ, модифікованих нікелем. Аналіз даних рентгеноструктурного аналізу, електронної мікроскопії та термомагнітометрії вказує на вісутність багатошарової вуглецевої фази та пристуність у внутрішній порожнині частинок нікелю діаметром до 1,5 нм. Проведені дослідження магнітоопору, обємного зразка одностінних ВНТ синтезованих з використанням нікелю як каталізатора, показали присутність ефекту асиметричного магнітоопру у наведеній структрурі. Дослідження структурно-морфологічного складу БВНТ, модифікованих залізом та кобальтом високої концентрації, проводилися методами рентгеноструктурного аналізу, електронної мікроскопії та термомагнітометрії. ВНТ, модифіковані залізом масової концентрації 29% та 20%, являють собою багатостінні ВНТ, міжплощинна відстань між шарами графіту яких складає 0.342 нм, ВНТ містять частинки оксидів заліза FeO і Fe2O3, карбіду заліза Fe3C та α-Fe у внутрішній порожнині, на кінцях трубок 8 нм та 6 нм, відповідно. ВНТ, модифіковані кобальтом масової концентрації 30%, являють собою БВНТ, міжплощинна відстань між шарами графіту яких складає 0.34 нм, у внутрішній порожнині, на кінцях трубок, містить частинки кобальту та оксиду кобальту, розміром 10 нм. Дослідження залежностей магнітопору від магнітного поля зразків БВНТ, модифікованих залізом мас. концентрації 29% та БВНТ, модифікованих кобальтом мас. концентрації 30%, проводилося в діапазоні температур від 4.2 К до кімнатних температур. Аналіз результатів магнітоопору, БВНТ, модифікованих кобальтом мас. концентрації 30%, вказує на наявність комбінації ефектів ГМО та анізотропного магнітоопорів. Для зразків БВНТ, модифікованих залізом, мас. концентрації 20%, експериментальними дослідженнями магнітоопору встановлено, наявність ефектів асиметричного та анізотропного магнітоопорів. Структура зразків БВНТ та ГНП, декорованих одночасно двома металами досліджувались методами рентгеноструктурного аналізу, скануючої електронної мікроскопії та енергодисперсної спетроскопії. Загальною рисою для даних зразків є рівномірне розміщення металевої фази по поверхні та по краях вуглецевої фази. Зразок БВНТ, декорованих залізом та нікелем містить фазу FeNi3, розміром 20-40 нм, зразок БВНТ, декорованих кобальтом та залізом, містить фази Co, α-Fe, FeO розміром 20-30 нм, зpазок БВНТ, декорованих кобальтом та нікелем, містить частинки магнітної фази розміром 10-40 нм. Зразок ГНП, декорованих нікелем та залізом, для яких міжплощинна відстань вуглецевої фази складає 0,355 нм, структура добре впорядкована та має послідовність укладання АВАВ, містить частинки фази Ni та α-Fe розміром 40-60 нм. Для БВНТ та ГНП, декорованих Fe80Ni20, наявний прояв ефекту гігантського магнітоопору. Для БВНТ, декорованих Co93Fe07 та Ni20Co80, магнітні частинки яких знаходяться в суперпарамагнітному стані, реалізується анізотропний ефект. У роботі досліджувалась структура та магнітотранспорт масиву орієнтованих БВНТ. Результати рентгеноструктурного аналізу, електронної мікроскопії та термомагнітометрії показали масив, що БВНТ містить у внутрішній порожнині наночастинки -Fe, Fe3C, Fe2O3 розміром близько 15 нм. Для даних БВНТ при повздовжній орієнтації вимірювання магнітоопору спостерігається прояв ефекту гігантського магнітоопору.