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聚氮化硼 Nanotubes 和 Nanosheets - 簡介和最近預付款

Dmitri GolbergNanotube 組領導先鋒,主要調查人,材料 Nanoarchitectonics (MANA)材料學 (NIMS) 國家學院,築波,日本國際中心教授
對應的作者: GOLBERG. Dmitri@nims.go.jp

簡介

六角聚氮化硼 (h BN) 是與 BN 六角形平面網絡有規律地被堆積的一個石墨型的結構的層狀材料。 作為碳 nanotubes 一個結構上的類似物 (CNTs)BN nanotube (BNNT) 在 1994年首先預測1 并且綜合了下一年。2 從那以後,它有成為的一個最迷人的非碳 nanostructures。3

比較金屬或半導體的 CNTs, BNNT 是與 Ca. 5.8 eV bandgap 的電子裝绝緣體工,基本上獨立管幾何。 BNNTs 擁有雄偉化學製品和耐熱性、非常好的機械性能和高導熱性。 這樣唯一功能做這些管承諾在各種各樣的域例如 nanodevices、功能綜合、氫累加器等等。

另外,在學習一份新的 C 表單 - graphene 的最近突破 - 單層石墨,給研究最前方帶來其 BN 類似物 - BN nanosheet,圖 1. 的存在和穩定性的問題。

圖 1. 幾何相似模型 BN 單原子的頁和一單一被轟擊的 BN nanotube。 交替的 B 和 N 原子在藍色和紅色顯示。

最近預付款

重大的進展在我們的在 NIMS 的組內取得了關於多被圍住的 BNNTs 和 nanosheets 的綜合、結構分析和屬性評定。 nanotubes 在克在運行的級別數量,圖 2. 當前被綜合。4 BN nanosheets 也準備在 hBN ultrasonication 下的一個高產量。5

圖 2. (a) 多被圍住的 BN nanotubes 綜合使用 MgO、 B 和 FeO 前體的在 ~1500°C 的垂直的感應爐;4 (b) BNNT 產品的照片圖像; (c, d) SEM 和 TEM 圖像; (e) 外部管直徑配電器的直方圖。

管/頁的電子和機械性能在傳輸電子顯微鏡和 (TEM)一個基本強制顯微鏡被學習了 (AFM)。 nanotubes 的年輕的模數被評定了一樣高像 ~0.8 TPa,圖 36 ,而 BN nanosheets 的彎曲的模數到達了 ~30 GPa,圖 4。7

圖 3. (a, b) 一多被圍住的 BN nanotube 的圖像在其彎曲和重新載入的在 TEM 下。 管充分地恢復其原始形狀由於其雄偉彈性和靈活性。 插頁 (a, b) 顯示在低放大的同一支管; c) 顯示在 TEM 裡面的草圖一個被設計的變形實驗使用 Si AFM 懸臂。 強制位移曲線被記錄與 TEM 想像相適應。6

 

圖 4. (a) Ti/Au 的 AFM 地勢圖像聯絡夾緊了 BN nanosheet 被安置在 Si/SiO 基體的溝槽下2 ; 并且 (b) BN nanosheets 的被評定的彎曲的模數作為他們的維數功能的。7

也分析了 BNNTs 性能在一個高電子偏壓政權的。8,9 由於 B-N 債券的 ioinicity,發現 BN 管分解溫度按比例與一個應用的電場,圖 5。

圖 5. a) 單個多圍住了 BN nanotube 安置在二金屬聯絡之間在 STM-TEM 和被偏心到 ~140 V。8 無定形的 B 球外觀 (arrowed) 在管化工分解下是明顯的。 B 和一支被分解的管的 N 基本映射在插頁顯示; b) 原子動能色編映射在一個電場安置的 BN nanotube 的在某一溫度。9 實驗數據 (圈子) 在 0.165 eV 附近一條等位的線路分佈。 線路打擾 1910 K (正常溫度 BN 熱分解) 在零的電場。

總之,應該強調 BN nanotubes 和 nanosheets 富有的應用潛在,長期是在他們普遍的 C 副本附近,主要被低估了并且需要更加詳細的說明。


參考

1. A. 魯比歐, 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」,科學 269, 966 (1995)。
3. D. Golberg, Y. Bando, C.C. Tang, C.Y. Zhi, 「聚氮化硼 nanotubes」,副詞。 Mater。 19, 2413 (2007)。
4. C.Y. Zhi, Y. Bando, C.C. Tang, D. Golberg, 「純 BN nanotubes 高產量綜合的有效前體」, Sol。 St Comm。 135, 67 (2005)。
5. C.Y. Zhi, Y. Bando, C.C. Tang, H. Kuwahara, D. Golberg, 「少量基本層聚氮化硼 nanosheets 和他們的利用率的大規模製造在聚合物綜合與改進的熱量和機械性能」,副詞。 Mater。 21, 2889 (2009)。
6. D. Golberg D., P.M.F.J 肋前緣、 O. Lourie, M. Mitome, C.C. Tang, C.Y. Zhi, K. Kurashima, Y. Bando, 「直接強制評定和糾纏在單個的彈性變形下 multiwalled 聚氮化硼 nanotubes」,納諾 Lett.7, 2146 (2007)。
7. C. 李, Y. Bando, C.Y. Zhi, Y. 黃, D. Golberg, 「六角聚氮化硼 nanosheets 的厚度從屬的彎曲的模數」,納米技術 20, 385707 (2009)。
8. Z. Xu, D. Golberg, Y. Bando, 「原地 TEM-STM 記錄了聚氮化硼 nanotube 故障動能學在當前流下」,納諾 Lett。 9, 2251 (2009)。
9. Z. Xu, D. Golberg, Y. Bando, 「聚氮化硼 nanotube 的電子域協助解決的熱分解: 實驗和基本原理計算」, Chem。 Phys。 Lett。 480, 110 (2009)。

版權 AZoNano.com, Dmitri Golberg (材料學 (NIMS)) 國家學院教授

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

Last Update: 14. June 2013 01:12

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