窒化ホウ素 Nanotubes および Nanosheets - 導入および最近の前進

Dmitri GolbergNanotube のグループのリーダー、主任調査官、材料 Nanoarchitectonics物質科学 ( (MANA)NIMS) のための各国用の協会、筑波、日本のための国際的な中心教授
対応する著者: GOLBERG. Dmitri@nims.go.jp

導入

六角形の窒化ホウ素 (h 大隊) は大隊の六角形の平面ネットワークが規則的にスタックされるグラファイトタイプの構造が付いている層にされた材料です。 カーボン nanotubes の構造アナログとして (CNTs)大隊の nanotube は (BNNT) 1994 年に第一に予測され、1 翌年を総合しました。2 それ以来、それに最も陰謀的な非カーボン nanostructures のなった 1 つがあります。3

金属か半導体の CNTs と比較されて、 BNNT は管の幾何学の独立した Ca. 5.8 の eV の bandgap が付いている電気絶縁体、基本的にです。 BNNTs はすばらしい化学薬品および熱安定性、優秀な機械特性および高い熱伝導度所有しています。 そのような一義的な機能は nanodevices、機能合成物、水素蓄積装置、等のようないろいろなフィールドで約束するこれらの管を作ります。

さらに、新しい C 形式 - graphene 調査の最近の進歩は研究の最前線に - のグラファイトの単層、大隊のアナログ - 大隊の nanosheet、図 1. の存在そして安定性の質問を持って来ました。

図 1. 大隊 monoatomic シートおよび単一殻から取り出された大隊の nanotube の構造モデル。 交互になる B および N 原子は青および赤いで示されています。

最近の前進

重要な進歩は複数の囲まれた BNNTs および nanosheets の統合、構造解析および特性の測定に関する NIMS の私達のグループの内で達成されました。 nanotubes は単一の実行のグラムのレベルの量、図 2. で現在総合されます。4 大隊の nanosheets はまた hBN の ultrasonication の下の高い収穫で準備されました。5

~1500°C の縦の誘導加熱の MgO、 B および FeO の前駆物質を使用して複数の囲まれた大隊の nanotubes の図 2. (a) 統合;4 (b) BNNT の製品の写真の画像; (c、 d) SEM および TEM の画像; (e) 外部管の直径の分布のヒストグラム。

管/シートの電気および機械特性は伝達電子顕微鏡および原子 (TEM)力の顕微鏡で調査されました (AFM)。 nanotubes のヤングの係数は ~0.8 TPa の図 3 大隊の nanosheets の6 曲がる係数が ~30 GPa に達した一方、図 4. 高く測定されました。7

図 3. (a、 b) TEM の曲がり、リロードの下の複数の囲まれた大隊の nanotube の画像。 管は十分にすばらしい伸縮性および柔軟性による元の形を復元します。 差込み (a、 b) ショー低拡大の同じ管; c) Si AFM の片持梁を使用して TEM の中の設計されていた変形の実験を示すスケッチ。 力変位のカーブは TEM イメージ投射と連繋して記録されます。6

 

図 4. (a) Ti/Au の AFM の地形の画像は Si/SiO の基板の堀の下に置かれた大隊の nanosheet を2 接触締め金で止めました; そして (b) 次元の機能として大隊の nanosheets の測定された曲がる係数。7

高い電気バイアス政体の BNNTs のパフォーマンスはまた分析されました。8,9 大隊の結束の ioinicity が原因で、大隊の管の分解の温度は応用電場、図 5. に比例する見つけられました。

図 5. は a) 個人 2 つの金属の接触の間に STM-TEM に置かれ、 ~140 V. に偏られた大隊の nanotube を複数の囲みました。8 管の化学分解の下の無定形の B 球の出現は (arrowed) 明白です。 分解された管の B そして N の元素マップは差込みで示されています; b) ある特定の温度に電場に置かれる大隊の nanotube の原子の運動エネルギーの色分けされたマップ。9 実験データ (円) は 0.165 の eV の等電位ラインのまわりで広がりました。 ゼロ電場の回線時々断 1910 年 K (大隊の熱分解の正常な温度) の。

要約すると普及した C の同等のすぐ近くに長くあってしまった nanosheets および大隊の nanotubes の豊富なアプリケーション潜在性が主として過少見積りされ、より詳しい説明に値することが、強調されるべきです。


参照

1. A. ルビオ、 J.L. Corkill、 M.L. Cohen、 「黒鉛の窒化ホウ素の nanotube の理論」、 Phys。 Rev. B 49、 5081 (1994 年)。
2. N.G. Chopra、 R.J. Luyken、 K. Cherrey、 V.H. Crespi、 M.L. Cohen、 S.G. Louie、 A. Zettl、 「窒化ホウ素 nanotubes」の、科学 269、 966 (1995 年)。
3. D. Golberg、 Y. Bando、 C.C. Tang、 C.Y. Zhi、 「窒化ホウ素 nanotubes」の、 ADV。 Mater。 19、 2413 (2007 年)。
4. C.Y. Zhi、 Y. Bando、 C.C. Tang、 D. Golberg、 「純粋な大隊の nanotubes の高い収穫の統合のための有効な前駆物質」、 SOL。 St Comm。 135、 67 (2005 年)。
5. C.Y. Zhi、 Y. Bando、 C.C. Tang、 H. Kuwahara、 D. Golberg、 「改良された熱および機械特性が付いている重合体の合成物の少数原子層の窒化ホウ素の nanosheets そして利用の大規模な製造」、 ADV。 Mater。 21、 2889 (2009 年)。
6. D. Golberg D.、 P.M.F.J の肋骨、 O. Lourie、 M. Mitome、 C.C. Tang、 C.Y. Zhi、 K. Kurashima、 Y. Bando、 「個人の伸縮性がある変形の下で直接力の測定およびよじれることは窒化ホウ素の nanotubes」を、 Nano Lett.7、 2146 multiwalled (2007 年)。
7. C. 李、 Y. Bando、 C.Y. Zhi、 Y. 黄、 D. Golberg、 「六角形の窒化ホウ素の nanosheets の厚さ依存した曲がる係数」、ナノテクノロジー 20、 385707 (2009 年)。
8. Z. Xu、 D. Golberg、 Y. Bando は現在の流れの下に、 「In-situ TEM-STM 窒化ホウ素の nanotube の障害の動力学を」、 Nano Lett 記録しました。 9、 2251 (2009 年)。
9. Z. Xu、 D. Golberg、 Y. Bando、 「窒化ホウ素の nanotube の電気フィールド助けられた熱分解: 実験および原則の計算」、 Chem。 Phys。 Lett。 480、 110 (2009 年)。

、版権 AZoNano.com Dmitri Golberg (物質科学 (NIMS)) のための各国用の協会教授

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

Last Update: 14. June 2013 01:31

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