동시 단일 벽의 탄소 나노튜브의 합성과 자기 (磁 气) 향상된 아크 플라즈마에 Graphene
Summary
양극 아크 방전은 다양한 탄소 nanostructures를 합성하기위한 가장 실용적이고 효율적인 방법 중 하나입니다. 아크 controllability과 유연성을 향상시키기 위해 비 균일한 자기장은 대규모 graphene 프레 이크와 고순도 단일 벽의 탄소 나노튜브의 한 단계로 합성을 처리하기 위해 도입되었습니다.
Abstract
이러한 단일 벽의 탄소 나노튜브 (SWCNT) 및 graphene 같은 탄소 nanostructures는 분자 센서, 전계 효과 트랜지스터 및 슈퍼 얇고 유연한 전자 장치 1-4 위해 매우 유망한 응용 프로그램으로 인해 오늘날 학자들의 관심의 홍수를 유치. 양극 재료의 침식에 의해 지원 양극 아크 방전은 비교적 높은 온도에서 개발 구조에 특정 비 평형 프로세스와 탄소 소재의 높은 유입을 제공할 수있는 가장 실용적이고 효율적인 방법 중 하나를, 그리고 따라서는 AS – 합성 제품은 몇 가지 구조적 결함과 더 결정화 있습니다.
을 추가로 아크 방전에 탄소 nanostructures의 합성의 controllability과 유연성을 향상시키고, 자기 필드는 아크 plasmas의 강한 자기 응답에 따라 합성 과정에서 적용할 수 있습니다. 그것은 보여주 것을 자기 (磁 气) 향상된 아크 discharge는뿐만 아니라 graphene 합성 8 리드, SWCNT 5의 평균 길이를 증가 금속 촉매 입자와 탄소 나노튜브 6 직경 분포 범위를 좁히려하고, 금속의 비율 및 semiconducting 탄소 나노튜브 7 변경할 수 있습니다.
또한, 우리가 아크에서 현재에 정상적인 구성 요소와 비 균일한 자기장을 소개하면 J × B 방향 따라 로렌츠 힘은 plasmas 제트를 생성 및 탄소 이온 입자의 효과적인 전달을 만들 수있다는 발언에 가치가있다 샘플로 열유속. 그 결과, 대규모 graphene 프레 이크와 고순도 단일 벽의 탄소 나노튜브가 동시에 같은 새로운 자기 (磁 气) 향상된 양극 아크 방식에 의해 생성되었습니다. 전자 현미경 (SEM)을 스캔 아크 이미징은, 전송 전자 현미경 (TEM)과 라만 분광는 탄소 nanostructures의 특성을 분석하기 위해 고용되었다. 이러한 연구 결과는을 나타냅니다기회의 넓은 스펙트럼은 아크 조건을 제어하는 방법으로 plasmas에서 생산 nanostructures의 속성과 조작합니다.
Protocol
Discussion
interelectrode 격차는 영구 자석의 하단에서 약 H = 75mm의 거리에 배치했다는 사건에 대해, 그림 1B와 1D에 표시된 비디오 스냅샷에서, 그것은 자석 위치 변경 (우리는 자석의 변화를 테스트 점을 지적해야합니다 그림 1C에서 그림 J × B의 힘을 방향에 해당하는 X – 방향으로 아크 제트 흐름의 편차로 Z 축 이상 자석을 회전) 결과 따라. 또한 아크 플라즈마 칼럼의 기하학은 양극에…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 플라즈마 과학 기술의 NSF / DOE 파트너에 의해 지원되었다 (NSF 그랜트 번호 CBET – 0853777 및 DOE 그랜트 번호 DE – SC0001169), STTR 단계 I 프로젝트 (NSF STTR PHASE I No.1010133). 저자는 아크 실험을 지원하는 퓨전 에너지 과학의 사무실에 의해 지원되는 PPPL 오프 사이트 연구 프로그램을 감사드립니다.
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).
