BoronNitride Nanotubes och Nanosheets - Inledning och Nya Framflyttningar

Professorn Dmitri Golberg, den Nanotube GruppLedare, den Främsta Utredaren, Landskamp Centrerar för Material Nanoarchitectonics (MANA), MedborgareInstitutet för MaterialVetenskap (NIMS), Tsukuba, Japan
Motsvarande författare: GOLBERG. Dmitri@nims.go.jp

Inledning

Den Sexhörniga boronnitriden (H-BN) är ett i lagert materiellt med entyp strukturerar i vilket planar knyter kontakt av BNsexhörningar staplas regelbundet. Som en strukturell analog av kolnanotubes (CNTs) förutsades synthesized (BNNT) en BNnanotube firstly i1 1994 och det nästa året.2 Sedan dess har den bliven av de mest fängslande non-kol nanostructuresna.3

Jämfört med metalliska eller semiconducting CNTs, är en BNNT en elektrisk isolator med en bandgap av eV för Ca. 5,8, i stort vilde av rörgeometri. BNNTs äger superb kemisk och termisk stabilitet, utmärkt mekanisk rekvisita och termisk conductivity för kick. Sådan unika särdrag gör dessa rör som lovar i en variation av, sätter in liksom nanodevices, funktionella komposit, väteackumulatorer, Etc.

I tillägg bildar har kommit med nya genombrott, i att studera ett nytt C - graphene - ett singellagrar av grafiten, till den forskningförgrunden ifrågasätter av existens och stabilitet av dess BNmotsvarighet - en BNnanosheet, Figurerar 1.

Figurera 1. Strukturellt modellerar av en monoatomic BN täcker och enbeskjuten BNnanotube. Växla B och N-visas atoms i blått och rött.

Nya Framflyttningar

Viktigt framsteg har uppnåtts inom vår grupp på NIMS angående syntesen, de strukturella analys- och egenskapsmätningarna av mång--walled BNNTs och nanosheets. Nanotubesna synthesizeds för närvarande i jämnt antal för gram i en singelkörning, Figurerar 2.4 BNnanosheetsna var också förberedda på en kickavkastning under hBNultrasonication.5

Figurera 2. (a) Syntes av mång--walled BNnanotubes genom att använda MgO-, B- och FeO precursors i en lodlinjeinduktion värma upp i masugn på ~1500°C;4 (b) Fotoet avbildar av en BNNT-produkt; (c, D) avbildar SEM 2000 och TEM; (e) Histogram av den yttre rördiameterfördelningen.

Den Elektriska och mekaniska rekvisitan av rören/täcker var utstuderad i ett överföringselektronmikroskop (TEM) och ett atom- styrkamikroskop (AFM). Den Young modulusen av nanotubes mättes som kick som ~0,8 TPa, Figurerar 3, 6 eftersom den böjande modulusen av BNnanosheets nedde ~30 GPa, Figurerar 4.7

Figurera 3. (a, b) Avbildar av enwalled BNnanotube under dess böja och tillbakaläggande i TEM. Återställandena för röret fullständigt dess original formar tack vare dess superb spänst och böjlighet. Inläggen (a, b) visar in det samma röret på enförstoring; c) En skissavisning en planlagd deformeringexperimentinsida TEM genom att använda en cantilever för Si AFM. Styrka-förskjutningen buktar är den antecknade i-tandemcykeln med att avbilda för TEM.6

 

Figurera 4. (a) AFM-topografi avbildar av en Ti/Au kontakt-klämmd fast BNnanosheet som förläggas under diket av en Si-/SiO2 substrate; och (b) Dimensionerar den mätte böjande modulusen av BNnanosheets som en fungera av deras.7

Kapaciteten av BNNTs i ett elektriskt bias styre för kick analyserades också.8,9 Tack vare fanns ioinicityen av en B-Nförbindelse, temperaturen för BNrörupplösning för att vara proportionell till ett applicerat elektriskt sätter in, Figurerar 5.

Figurera 5. a,) som En individ mång--walled BNnanotube som förlades mellan två, belägger med metall kontakter i STM-TEM och som var tendentiös till ~140 V.8 Det utseendemässigt av amorphous B-Klumpa ihop sig (arrowed) under röret som kemisk upplösning är påtaglig. Elementära B och N kartlägger av ett förmultnat rör visas i inläggen; Färga-Kodifierat b) kartlägger av kinetic energi av atoms i en BNnanotube som förläggas i ett elektriskt, sätter in på den bestämda temperaturen.9 Experimentell spridning för data (cirklar), runt om ett equipotential fodrar av 0,165 eV. Fodra slår K 1910 (det normalatemperatur av termisk upplösning för BN) på ett nollelektriskt sätter in.

I summariskt bör det betonas att de rika applikationspänningarna av BNnanotubes och nanosheets, som long har long varit i skugga av deras populära C-motstycken, har underskattats och förtjänar i hög grad mer specificerade förtydliganden.


Hänvisar till

1. A. Rubio, J.L. Corkill, M.L. Cohen, ”Teori av graphitic nanotube för boronnitride”, 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 för Boronnitride”, Vetenskap 269, 966 (1995).
3. D. Golberg, Y. Bando, C.C. Tang, C.Y. Zhi, ”nanotubes för Boronnitride”, Adv. Mater. 19 2413 (2007).
4. C.Y. Zhi, Y. Bando, C.C. Tang, D. Golberg, ”Effektiv precursor för kickavkastningsyntes av rena BNnanotubes”, Solenoid. St-Comm. 135 67 (2005).
5. C.Y. Zhi, Y. Bando, C.C. Tang, H. Kuwahara, D. Golberg, ”Storskalig fabricering av nanosheets för fåtal-atom--lagrar boronnitride och deras utilization i polymeric komposit med förbättrad termisk och mekanisk rekvisita”, Adv. Mater. 21 2889 (2009).
6. D. Riktar Golberg D., P.M.F.J-Costaen, O. Lourie, M. Mitome, C.C. Tang, C.Y. Zhi, K. Kurashima, Y. Bando, ”styrkamätningar och att vrida under resårdeformering av individen multiwalled nanotubes för boronnitriden”, Nano Lett.7, 2146 (2007).
7. C. Li, Y. Bando, C.Y. Zhi, Y. Huang, D. Golberg, ”Tjocklek-Anhörig böjande modulus av sexhörniga nanosheets för boronnitride”, Nanotechnology 20, 385707 (2009).
8. Z. flödar Xu, D. Golberg, Y. Bando, ”I-situ TEM-STM antecknad kinetics av fel för nanotube för boronnitriden under ström”, Nano Lett. 9 2251 (2009).
9. Z. Xu, D. Golberg, Y. Bando, ”Elektrisk sätta inhjälpt termisk upplösning av nanotube för boronnitride: experiment och beräkningar för första princip”, Chem. Phys. Lett. 480 110 (2009).

Ta Copyrightt på AZoNano.com, Professorn Dmitri Golberg (MedborgareInstitutet för MaterialVetenskap (NIMS))

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

Last Update: 14. June 2013 01:59

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit