סינתזה סימולטני של יחיד חומה פחמן ו גרפן פלזמה ארק מגנטית מוגברת
Summary
פריקה קשת anodic היא אחת השיטות הכי פרקטי ויעיל לסנתז ננו פחמן שונים. כדי להגדיל את controllability קשת וגמישות, שדה מגנטי לא אחידה הוצג תהליך הסינתזה צעד אחד בקנה מידה גדול פתיתי גראפן צינורות פחמן הטוהר גבוהה אחת חומה.
Abstract
ננו פחמן כגון יחיד חומה פחמן (SWCNT) ו גרפן למשוך מבול של עניין של חוקרים בשל כיום ליישום מבטיח מאוד שלהם חיישנים מולקולריים, טרנזיסטור אפקט שדה סופר מכשירים אלקטרוניים דק וגמיש 1-4. פריקה קשת anodic נתמך על ידי שחיקה של החומר האנודה היא אחת השיטות הכי פרקטי ויעיל, אשר יכול לספק ספציפיים שאינם שיווי משקל תהליכי זרימה גבוהה של החומר פחמן למבנים פיתוח בטמפרטורה גבוהה יחסית, ולכן כפי- המוצרים מסונתז יש פגמים מבניים כמה crystallinity טוב יותר.
כדי לשפר את controllability והגמישות של סינתזה של ננו פחמן הפרשות קשת, שדות מגנטיים יכול להיות מיושם במהלך תהליך הסינתזה על פי התגובות מגנטי חזק של פלזמות קשת. זה היה הוכיחו כי מגנטית מוגברת קשת discharge יכולים להגדיל את האורך הממוצע של SWCNT 5, לצמצם את חלוקת הקוטר של חלקיקי הזרז מתכתי פחמן 6, ולשנות את היחס בין מתכתי פחמן 7 מוליכים למחצה, כמו גם להוביל סינתזה גרפן 8.
יתר על כן, כדאי להעיר שכאשר אנחנו מציגים שדה מגנטי לא אחידה עם רכיב נורמלי הנוכחית קשת, כוח לורנץ לאורך J × בכיוון B יכול לייצר את מטוס פלזמות ולעשות משלוח יעיל של חלקיקי יון פחמן חום שטף דגימות. כתוצאה מכך, בקנה מידה גדול פתיתי גראפן צינורות פחמן הטוהר גבוהה אחת חומה נוצרו בו זמנית על ידי שיטה כזו מגנטית מוגברת חדש קשת anodic. ארק הדמיה, מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM), מיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM) ו ספקטרוסקופיית ראמאן הועסקו לנתח את האפיון של ננו פחמן. ממצאים אלה מצביעים עלקשת רחבה של אפשרויות לתמרן עם התכונות של ננו המיוצר פלזמות באמצעות שליטה על התנאים קשת.
Protocol
Discussion
ב תמונות וידאו שמוצג באיור 1b ו 1d, למקרה כי הפער interelectrode הוצב במרחק של כ 75 מ"מ h = מהחלק התחתון של מגנט קבוע, ראוי לציין כי שינוי של מיקום המגנט (בדקנו משמרת מגנט לאורך ציר Z-ולהפוך את המגנט מעל) תוצאות סטייה של זרימת קשת סילון בכיוון-x מקביל לכיוון של J ×…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי NSF / DOE שותפות פלזמה מדע וטכנולוגיה (NSF גרנט מס 'CBET-0853777 ו DOE גרנט מס' DE-SC0001169), אני STTR שלב בפרויקט (NSF STTR שלב I No.1010133). המחברים מבקשים להודות תוכנית PPPL מחוץ לאתר המחקר נתמך על ידי משרד האנרגיה של Fusion למדעי לתמיכה בניסויים קשת.
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 |
References
- 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).
