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Nitruro di Boro Nanotubes e Nanosheets - Introduzione ed Avanzamenti Recenti

Il Professor Dmitri Golberg, Guida del Gruppo di Nanotube, Ricercatore Principale, Centro Internazionale per i Materiali Nanoarchitectonics (MANA), Istituto Nazionale per Scienza dei Materiali (NIMS), Tsukuba, Giappone
Autore Corrispondente: GOLBERG. Dmitri@nims.go.jp

Introduzione

Il nitruro di boro Esagonale (h-BN) è un materiale stratificato con una struttura grafite tipa in cui le reti planari degli esagoni di BN sono impilate regolarmente. Come analogo strutturale dei nanotubes del carbonio (CNTs) un nanotube di BN (BNNT) in primo luogo è stato preveduto nel 19941 ed ha sintetizzato l'anno prossimo.2 Da allora, ha quello diventato dei nanostructures del non carbonio più intriganti.3

Rispetto a CNTs metallico o semiconduttore, un BNNT è un isolante elettrico con un bandgap del eV di CA 5,8, basicamente indipendente dalla geometria del tubo. BNNTs possiede il prodotto chimico superbo e la stabilità termica, beni meccanici eccellenti e l'alta conducibilità termica. Tali funzionalità uniche fanno questi tubi che promettono in vari campi quali i nanodevices, i compositi funzionali, i totalizzatori dell'idrogeno, Ecc.

Inoltre, le innovazioni recenti nello studio del modulo nuovo di C - graphene - un a un solo strato della grafite, hanno portato alla prima linea della ricerca le domande dell'esistenza e della stabilità del suo analogo di BN - un nanosheet di BN, Figura 1.

Figura 1. modelli Strutturali di una lamiera sottile monoatomica di BN e di un nanotube unico sgusciato di BN. Gli atomi Alternanti di N e di B sono indicati in blu ed in rosso.

Avanzamenti Recenti

Il progresso Significativo è stato raggiunto all'interno del nostro gruppo a NIMS per quanto riguarda le misure della sintesi, dell'analisi strutturale e dei beni di BNNTs multi-murato e di nanosheets. I nanotubes corrente sono sintetizzati nelle quantità in una singola esecuzione, Figura 2. del livello di grammo.4 I nanosheets di BN egualmente sono stati preparati ad un alto rendimento sotto il ultrasonication del hBN.5

Figura 2. Sintesi (a) dei nanotubes multi-murati di BN facendo uso dei precursori del MgO, di B e di FeO in un forno ad induzione verticale a ~1500°C;4 (b) immagini della Foto di un prodotto di BNNT; (c, d) immagini di TEM e di SEM; (e) Istogrammi della distribuzione esterna del diametro del tubo.

I beni Elettrici e meccanici dei tubi/lamiere sottili sono stati studiati in un microscopio elettronico della trasmissione (TEM) ed in un microscopio atomico della forza (AFM). Il modulo Di Young dei nanotubes è stato misurato su quanto ~0,8 TPa, Figura 3, 6 mentre il modulo di piegamento dei nanosheets di BN ha raggiunto ~30 GPa, Figura 4.7

Figura 3. (a, b) Immagini di un nanotube multi-murato di BN sotto il suo piegamento ed il ricaricamento in TEM. Il tubo completamente ripristina la sua forma originale dovuto la sue elasticità e flessibilità superbe. Le inserzioni dentro (a, b) manifestazione lo stesso tubo ad un basso-ingrandimento; c) Uno schizzo che mostra un esperimento progettato di deformazione dentro TEM facendo uso di una trave a mensola del AFM di Si. La curva di forza-spostamento è registrata con la rappresentazione di TEM.6

 

La Figura 4. (a) immagine della topografia del AFM di un Ti/Au contatto-ha premuto il nanosheet di BN collocato sotto la fossa di un substrato2 di Si/SiO; e (b) Il modulo di piegamento misurato dei nanosheets di BN in funzione delle loro dimensioni.7

La prestazione di BNNTs in un alto regime diagonale elettrico egualmente è stata analizzata.8,9 dovuto lo ioinicity di un'obbligazione di B-N, la temperatura della decomposizione del tubo di BN è risultata proporzionale ad un campo elettrico applicato, Figura 5.

La Figura 5. a) Una persona multi-ha murato il nanotube di BN collocato fra due contatti del metallo in STM-TEM ed influenzato a ~140 V.8 L'aspetto delle B-Palle amorfe (arrowed) nell'ambito della decomposizione chimica del tubo è evidente. La B e le mappe elementari di N di un tubo decomposto sono indicate nelle inserzioni; b) mappa Colore-Codificata di energia cinetica degli atomi in un nanotube di BN collocato in un campo elettrico a determinata temperatura.9 I dati Sperimentali (cerchi) si sono sparsi intorno ad una riga equipotenziale di 0,165 eV. La riga colpi 1910 K (temperatura normale di decomposizione termica di BN) ad un campo elettrico zero.

Riassumendo, dovrebbe essere sottolineato che i potenziali ricchi dell'applicazione dei nanotubes e dei nanosheets di BN, che lungamente sono stati all'ombra delle loro controparti popolari di C, in gran parte sono stati sottovalutati e meritano le delucidazioni più dettagliate.


Riferimenti

1. A. Rubio, J.L. Corkill, M.L. Cohen, “Teoria del nanotube grafitico del nitruro di boro„, Phys. Rev. B 49, 5081 (1994).
2. N.G. Chopra, R.J. Luyken, K. Cherrey, V.H. Crespi, M.L. Cohen, S.G. Louie, A. Zettl, “nanotubes del nitruro di Boro„, Scienza 269, 966 (1995).
3. D. Golberg, Y. Bando, C.C. Tang, C.Y. Zhi, “nanotubes del nitruro di Boro„, Adv. Mater. 19, 2413 (2007).
4. C.Y. Zhi, Y. Bando, C.C. Tang, D. Golberg, “Efficace precursore per l'alta sintesi del rendimento dei nanotubes puri di BN„, Solenoide. Comm della St. 135, 67 (2005).
5. C.Y. Zhi, Y. Bando, C.C. Tang, H. Kuwahara, D. Golberg, “montaggio Su Grande Scala dei nanosheets del nitruro di boro del poco-atomico-livello e della loro utilizzazione nei compositi polimerici con i beni termici e meccanici migliori„, Adv. Mater. 21, 2889 (2009).
6. D. Golberg D., la Costa di P.M.F.J, O. Lourie, M. Mitome, C.C. Tang, C.Y. Zhi, K. Kurashima, Y. Bando, “le misure Dirette della forza ed attorcigliare nell'ambito della deformazione elastica della persona multiwalled i nanotubes del nitruro di boro„, Lett.7, 2146 Nano (2007).
7. C. Li, Y. Bando, C.Y. Zhi, Y. Huang, D. Golberg, “modulo di piegamento Spessore-Dipendente dei nanosheets esagonali del nitruro di boro„, Nanotecnologia 20, 385707 (2009).
8. Z. Xu, D. Golberg, Y. Bando, “TEM-STM In Situ ha registrato la cinetica dell'errore del nanotube del nitruro di boro nell'ambito di flusso corrente„, Lett Nano. 9, 2251 (2009).
9. Z. Xu, D. Golberg, Y. Bando, “decomposizione termica campo-assistita Elettrica del nanotube del nitruro di boro: esperimenti e calcoli di primo principio„, Chem. Phys. Lett. 480, 110 (2009).

Copyright AZoNano.com, il Professor Dmitri Golberg (Istituto Nazionale per Scienza dei Materiali (NIMS))

Date Added: Feb 21, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:28

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