Анодное дугового разряда является одним из наиболее практичных и эффективных методов для синтеза различных наноструктур углерода. Для повышения управляемости и гибкости дуги, неоднородное магнитное поле было введено для обработки одностадийного синтеза крупных хлопьев и графена высокой чистоты однослойных углеродных нанотрубок.
Углеродные наноструктуры, такие как одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) и графена привлечь наводнение интерес ученых в настоящее время из-за их очень перспективным приложением для молекулярных сенсоров, полевой транзистор и супер тонких и гибких электронных устройств 1-4. Анодное дугового разряда поддерживается эрозией материала анода является одним из наиболее практичных и эффективных методов, которые могут предоставить конкретные неравновесных процессов и высокий приток углеродного материала, чтобы развивающиеся структуры при относительно высокой температуре, и, следовательно, как- синтезированные продукты имеют несколько структурных дефектов и лучше кристалличности.
Для дальнейшего улучшения управляемости и гибкости синтез углеродных наноструктур в дуговой разряд, магнитные поля могут быть применены во время процесса синтеза в соответствии с сильным магнитным ответы дуги плазмы. Было показано, что магнитно-расширение дуги ДишARGE может увеличить среднюю продолжительность ОУНТ 5, узкий диаметр распределения металлических частиц катализатора и углеродных нанотрубок, 6, и изменить соотношение металлических и полупроводниковых нанотрубок 7, а также привести к графена синтеза 8.
Кроме того, стоит заметить, что когда мы вводим неоднородном магнитном поле с компонентом нормально тока в дуге, сила Лоренца вдоль J × B направлении может генерировать струи плазмы и сделать эффективной доставки частиц ионов углерода и теплового потока на образцы. В результате, крупные хлопья графена и высокой чистоты однослойных углеродных нанотрубок одновременно, порожденные такими новый магнитно-расширенной анодной методом. Дуга с изображениями, сканирующего электронного микроскопа (SEM), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и спектроскопии комбинационного рассеяния света были использованы для анализа характеристик углеродных наноструктур. Эти данные указывают наШирокий спектр возможностей манипулировать свойства наноструктур производится в плазме путем управления дуги условиях.
В видео снимков показаны на рис 1b и 1d, в том случае, межэлектродного зазора был помещен на расстоянии около Н = 75 мм от нижней части постоянного магнита, следует отметить, что изменение позиции магнитом (мы тестировали магнит сдвиг вдоль оси и поворот магнит), приводит к …
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана NSF / DOE партнерства в плазме науки и техники (NSF грант № конбет-0853777 и DOE грант № DE-SC0001169), STTR Фазы I проекта (NSF STTR ЭТАП I No.1010133). Авторы хотели бы поблагодарить PPPL Выездные программы исследований при поддержке Управления по термоядерной энергии наук за поддержку дуги экспериментов.
Table of specific reagents and equipment:
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
---|---|---|---|
Methanol | Acros Organics | 423950010 | |
Nickel powder | Alfa Aesar | 10581 | |
Yttrium powder | Acros Organics | 318060050 | |
Graphite powder | Alfa Aesar | 40799 | |
Hollow graphite rod | Saturn Industries | POCO EDM 3 | |
Permanent magnet | McMaster-Carr | 57315K51 | |
Molybdenum sheet | Dingqi Sci. and Tech. | 080504-11 | |
Ultrasonic dismembrator |
Fisher Scientific | Model 150T | |
Hall-effect gaussmeter | AI | Model 100 | |
Welding power supply | Miller Electric | Gold Star 600SS | |
Vacuum pump | J/B | DV-85N | |
SEM | Zeiss | LEO 1430VP | |
TEM | JEOL | 1200 EX | |
Raman | Horiba | HR800 |