Одновременное Синтез однослойных углеродных нанотрубок и графена в магнитно-расширения плазменной дуги
Summary
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.
Abstract
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.
Protocol
Discussion
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 …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
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 |
Referências
- Dai, H. J. Electrical transport properties and field effect transistors of carbon nanotubes. Nano. 1, 1-13 (2006).
- Lai, K. W. C., Xi, N., Fung, C. K. M., Chen, H. Z., Tarn, T. J. Engineering the band gap of carbon nanotube for infrared sensors. Applied Physics Letters. 95, 221107-221107 (2009).
- Gabor, N. M., Zhong, Z. H., Bosnick, K., Park, J., McEuen, P. L. Extremely Efficient Multiple Electron-Hole Pair Generation in Carbon Nanotube Photodiodes. Science. 325, 1367-1371 (2009).
- Liu, C. Hydrogen storage in single-walled carbon nanotubes at room temperature. Science. 286, 1127-1129 (1999).
- Keidar, M. Magnetic-field-enhanced synthesis of single-wall carbon nanotubes in arc discharge. Journal of Applied Physics. 103, 094318-094318 (2008).
- Li, J., Volotskova, O., Shashurin, A., Keidar, M. Controlling Diameter Distribution of Catalyst Nanoparticles in Arc Discharge. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 11, 10047-10052 (2011).
- Volotskova, O. Tailored Distribution of Single-Wall Carbon Nanotubes from Arc Plasma Synthesis Using Magnetic Fields. Acs. Nano. 4, 5187-5192 (2010).
- Volotskova, O. Single-step synthesis and magnetic separation of graphene and carbon nanotubes in arc discharge plasmas. Nanoscale. 2, 2281-2285 (2010).
- Farhat, S., Scott, C. D. Review of the arc process modeling for fullerene and nanotube production. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 6, 1189-1210 (2006).
- Keidar, M. Increasing the length of single-wall carbon nanotubes in a magnetically enhanced arc discharge. Applied Physics Letters. 92, 043129-043129 (2008).
- Ferrari, A. C. Raman spectrum of graphene and graphene layers. Physical Review Letters. 97, 187401-187401 (2006).
