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聚氮化硼 Nanotubes 和 Nanosheets - 简介和最近预付款

Dmitri GolbergNanotube 组领导先锋,主要调查人,材料 Nanoarchitectonics (MANA)材料学 (NIMS) 国家学院,筑波,日本国际中心教授
对应的作者: GOLBERG. Dmitri@nims.go.jp

简介

六角聚氮化硼 (h BN) 是与 BN 六角形平面网络有规律地被堆积的一个石墨型的结构的层状材料。 作为碳 nanotubes 一个结构上的类似物 (CNTs)BN nanotube (BNNT) 在 1994年首先预测1 并且综合了下一年。2 从那以后,它有成为的一个最迷人的非碳 nanostructures。3

比较金属或半导体的 CNTs, BNNT 是与 Ca. 5.8 eV bandgap 的电子装绝缘体工,基本上独立管几何。 BNNTs 拥有雄伟化学制品和耐热性、非常好的机械性能和高导热性。 这样唯一功能做这些管承诺在各种各样的域例如 nanodevices、功能综合、氢累加器等等。

另外,在学习一份新的 C 表单 - graphene 的最近突破 - 单层石墨,给研究最前方带来其 BN 类似物 - BN nanosheet,图 1. 的存在和稳定性的问题。

图 1. 几何相似模型 BN 单原子的页和一单一被轰击的 BN nanotube。 交替的 B 和 N 原子在蓝色和红色显示。

最近预付款

重大的进展在我们的在 NIMS 的组内取得了关于多被围住的 BNNTs 和 nanosheets 的综合、结构分析和属性评定。 nanotubes 在克在运行的级别数量,图 2. 当前被综合。4 BN nanosheets 也准备在 hBN ultrasonication 下的一个高产量。5

图 2. (a) 多被围住的 BN nanotubes 综合使用 MgO、 B 和 FeO 前体的在 ~1500°C 的垂直的感应炉;4 (b) BNNT 产品的照片图象; (c, d) SEM 和 TEM 图象; (e) 外部管直径配电器的直方图。

管/页的电子和机械性能在传输电子显微镜和 (TEM)一个基本强制显微镜被学习了 (AFM)。 nanotubes 的年轻的模数被评定了一样高象 ~0.8 TPa,图 36 ,而 BN nanosheets 的弯曲的模数到达了 ~30 GPa,图 4。7

图 3. (a, b) 一多被围住的 BN nanotube 的图象在其弯曲和重新载入的在 TEM 下。 管充分地恢复其原始形状由于其雄伟弹性和灵活性。 插页 (a, b) 显示在低放大的同一支管; c) 显示在 TEM 里面的草图一个被设计的变形实验使用 Si AFM 悬臂。 强制位移曲线被记录与 TEM 想象相适应。6

 

图 4. (a) Ti/Au 的 AFM 地势图象联络夹紧了 BN nanosheet 被安置在 Si/SiO 基体的沟槽下2 ; 并且 (b) BN nanosheets 的被评定的弯曲的模数作为他们的维数功能的。7

也分析了 BNNTs 性能在一个高电子偏压政权的。8,9 由于 B-N 债券的 ioinicity,发现 BN 管分解温度按比例与一个应用的电场,图 5。

图 5. a) 单个多围住了 BN nanotube 安置在二金属联络之间在 STM-TEM 和被偏心到 ~140 V。8 无定形的 B 球外观 (arrowed) 在管化工分解下是明显的。 B 和一支被分解的管的 N 基本映射在插页显示; b) 原子动能色编映射在一个电场安置的 BN nanotube 的在某一温度。9 实验数据 (圈子) 在 0.165 eV 附近一条等位的线路分布。 线路打扰 1910 K (正常温度 BN 热分解) 在零的电场。

总之,应该强调 BN nanotubes 和 nanosheets 富有的应用潜在,长期是在他们普遍的 C 副本附近,主要被低估了并且需要更加详细的说明。


参考

1. A. 鲁比欧, J.L. Corkill, M.L. 科恩, “石墨的聚氮化硼 nanotube 的原理”, Phys。 B 49, 5081 (1994)。
2. N.G. Chopra, R.J. Luyken, K. Cherrey, V.H. Crespi, M.L. 科恩, S.G. Louie, A. Zettl, “聚氮化硼 nanotubes”,科学 269, 966 (1995)。
3. D. Golberg, Y. Bando, C.C. Tang, C.Y. Zhi, “聚氮化硼 nanotubes”,副词。 Mater。 19, 2413 (2007)。
4. C.Y. Zhi, Y. Bando, C.C. Tang, D. Golberg, “纯 BN nanotubes 高产量综合的有效前体”, Sol。 St Comm。 135, 67 (2005)。
5. C.Y. Zhi, Y. Bando, C.C. Tang, H. Kuwahara, D. Golberg, “少量基本层聚氮化硼 nanosheets 和他们的利用率的大规模制造在聚合物综合与改进的热量和机械性能”,副词。 Mater。 21, 2889 (2009)。
6. D. Golberg D., P.M.F.J 肋前缘、 O. Lourie, M. Mitome, C.C. Tang, C.Y. Zhi, K. Kurashima, Y. Bando, “直接强制评定和纠缠在单个的弹性变形下 multiwalled 聚氮化硼 nanotubes”,纳诺 Lett.7, 2146 (2007)。
7. C. 李, Y. Bando, C.Y. Zhi, Y. 黄, D. Golberg, “六角聚氮化硼 nanosheets 的厚度从属的弯曲的模数”,纳米技术 20, 385707 (2009)。
8. Z. Xu, D. Golberg, Y. Bando, “原地 TEM-STM 记录了聚氮化硼 nanotube 故障动能学在当前流下”,纳诺 Lett。 9, 2251 (2009)。
9. Z. Xu, D. Golberg, Y. Bando, “聚氮化硼 nanotube 的电子域协助解决的热分解: 实验和基本原理计算”, Chem。 Phys。 Lett。 480, 110 (2009)。

版权 AZoNano.com, Dmitri Golberg (材料学 (NIMS)) 国家学院教授

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

Last Update: 14. June 2013 01:08

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