磁気強化アークプラズマにおける単層カーボンナノチューブとグラフェンの同時合成
Summary
陽極アーク放電は、種々の炭素ナノ構造体を合成するための最も実用的かつ効率的な方法のひとつです。アークの制御性と柔軟性を高めるために、不均一な磁場が大規模なグラフェンのフレークおよび高純度単層カーボンナノチューブの一段階合成を処理するために導入されました。
Abstract
このような単層カーボンナノチューブ（SWCNT）とグラフェンなどの炭素ナノ構造体は、分子センサー、電界効果トランジスタと超薄型でフレキシブルな電子デバイス1-4の彼らの非常に有望なアプリケーションに、今日のための学者の関心の大洪水を引き付ける。陽極材料の浸食によってサポートされている陽極アーク放電は、比較的高い温度での開発の構造に特有の非平衡過程と炭素材料の高流入を提供することができる最も実用的かつ効率的な方法のいずれか、およびその結果であるとして、合成された製品は、いくつかの構造欠陥とより良い結晶性を持っている。
さらにアーク放電におけるカーボンナノ構造体の合成の制御性と柔軟性を向上させるために、磁場は、アークプラズマの強力な磁気応答に応じて合成プロセス中に適用することができます。それは、磁気強化アークディッシュことが実証されたARGEは、SWCNT 5の平均の長さを増加させる金属触媒粒子とカーボンナノチューブ6の直径分布を狭くし、金属と半導体カーボンナノチューブ7の比率を変更するだけでなく、グラフェン合成8につながることができます。
さらに、それは我々が弧で現在の法線成分と不均一な磁場を導入すると、J × Bの方向に沿ってローレンツ力は、プラズマジェットを生成し、炭素のイオン粒子の効果的な配信を行うことができるマーキングする価値があると試料への熱流束。その結果、大規模なグラフェンのフレークおよび高純度単層カーボンナノチューブは、同時にそのような新しい磁気強化された陽極アーク法によって生成されました。アークイメージングは、電子顕微鏡（SEM）走査型、透過型電子顕微鏡（TEM）およびラマン分光法は、カーボンナノ構造体の特性を分析するために用いられた。これらの知見は示しているアークの条件を制御することによりプラズマで生産ナノ構造の特性と操作する機会の広いスペクトル。
Protocol
Discussion
電極間ギャップは、永久磁石の底部から約H = 75 mmの距離に配置されている場合のために、 図1bおよび1Dに示すようにビデオのスナップショットでは、磁石の位置の変化が（我々は磁石のシフトをテストすることに留意すべきであるz軸に沿ってと磁石をめくっ） 図1cに示すJ × B力の方向に対応するx方向のアークジェット流れの偏差の結果。また、アークプ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、プラズマ理工学におけるNSF / DOEパートナーシップ（NSFグラント号CBET – 0853777およびDOEグラント番号DE – SC0001169）、STTRフェーズIプロジェクト（NSF STTR PHASE I No.1010133）によってサポートされていました。著者らは、アークの実験をサポートするための核融合エネルギー科学のオフィスによってサポートされているPPPLオフサイトの研究プログラムに感謝します。
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
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