Nanomaterials 성장과 종합: 차세대 Nanoscale 헤테로 구조체의 발달

교수에 의하여 Nitin Chopra

설계해 Nitin Chopra, 야금술과 물자 교수, 정보 기술 (박하)를 위한 물자, 알라바마의 대학을 위한 센터
대응 저자: nchopra@eng.ua.edu

그들의 다양한 기능 때문에, 높은 표면 에 양 비율 및 유일한 규모 의존하는 속성, nanostructures는 화학과 생물학 센서, 의료 기기, 촉매, photovoltaics 및 nanodevices를 위한 굉대한 중요성 입니다.1-5 합성 전략 여러가지 결합된 나노미터 가늠자 박막 nanowires, nanotubes, nanobelts, nanoparticles 및 nanoporous 구조물과 같은 다른 형태학상 버전 물자 선택의 광범위는 귀착됩니다.2,5,6

nanostructures를 종합하는 수많은 방법은을 포함하여, 화학 종합, 전착, 화학 수증기 공술서, (CVD) 플라스마 종합, 레이저 기지를 둔 종합, 물리적인 수증기 공술서, (PVD) 기계적인 합금 의 nano/microfabrication 방법 보고되었습니다.2,5,6,7 몇몇 연구 결과에도 불구하고, 2,6 장치로 nanostructure 성장 조작 그리고 직접 통합은 아직 달성될 것입니다.8-10

또 다른 도전은 이 nanostructures에 multifunctionality를 나누어 주기 위한 것입니다. 이 끝으로, 동일 또는 다른 물자의 2 nanostructures를 결합해서 nanostructures의 heterostructuring는 중요한 관심사의 입니다.7 따라서, Chopra 교수 연구는 비발한 nanoscale 헤테로 구조체를 개발하기 위하여 nano/microfabrication, nanostructure 성장, 물자 화학 및 특성 및 분광 기술에 있는 전문 기술을 결합합니다. Chopra 교수 현재 초점은 발전 graphene에 의하여 캡슐에 넣어진 금속 nanoparticles (코어/쉘 기하학)와 nanoparticles로 입힌 nanowires와 같은 계층적인 헤테로 구조체에 있습니다.11-15 에서는 최근 보고, Chopra 교수는 아주 간단하고 계면활성제 자유로운 합성 물질 경로를 통해서 그 같은 헤테로 구조체 날조를 위한 몇몇 유일한 성장 기술을 설명했습니다. 그(것)들이 그런 접근에 의하여 그들의 미래 응용을 위해 손쉽게 이용 가능한 시킵니다.

Graphene는 금 Nanoparticles를 캡슐에 넣었습니다

우리의 CVD 디자인 전문 기술을 이용해서, Chopra 교수는 CNTs, nanowires, 또는 graphene 쉘을 증가하는 기능이 있는 CVD 방법에는 개발할 수 있었습니다. 전형적인 CVD 프로세스는 침전된 nano, 마이크로, 큰 구조물 귀착되기 위하여 고열에 반응을 겪는 화학 선구자의 공급을 채택합니다.

금과 같은 금속 nanoparticle의 주위에 graphene 쉘을 증가하기 위하여는 (일반적으로 비활성으로 고려해), 우리의 접근은 600 - 700 °C. 사이 온도에 탄화수소 근원의 면전에서 graphene 쉘의 성장을 위해 촉매로 실리콘 박편에 금 nanoparticles의 모방한 소집을 이용합니다.11 금 nanoparticles를 캡슐에 넣는 증가된 graphene 쉘은 고해상 전자 현미경 검사법 (숫자 1)를 사용하여 성격을 나타냈습니다.11

graphene에 의하여 캡슐에 넣어지는 금 nanoparticles의 숫자 1. 아) 개략도, B) graphene 쉘 (a, b 캡슐에 넣어지는 금 nanoparticles의 TEM 심상, 그리고 c)에서. 고해상 심상 (c)는 graphene 쉘 (3.5 아)와 캡슐에 넣어진 금의 interplanar 간격을 nanoparticle (아) 2.3 보여줍니다. 숫자 1B는 Chopra에게서 허가로 (또는 "부분적"로 "적응시켜"), 물자의 화학, 2009년, 21 1176-1178년 그 외 여러분 증쇄됩니다. 저작권 2009년 의 미국 화학제품 사회.

graphene 쉘 간격은 ~1 nm와 그것의 ~8 nm/h의 성장율 만큼 낮게 우리의 CVD 성장 방법의 다재다능한 tunability를 표시합니다. graphene 쉘 안쪽에 금 nanoparticles를 캡슐에 넣기를 위해 사용된 이전 접근에 비교하여, 우리의 참신한 접근은 CVD 방법이 그 같은 코어/쉘 nanoparticles의 오를 수 있는 성장으로 이끌어 낼 수 있다는 것을 설명합니다. 그 같은 비발한 nanoparticles는 향상된 화학제품 및 생물학적 분석 및 의료 기기를 위한 굉대한 가능성으로 가지고있ㅂ니다.

계층적인 헤테로 구조체

최근에 저희 보고한 흥미로운 접근은 간단한 계면활성제 자유로운 열 구구하는 소리 nanoparticles로 입힌 CuO nanowires를 개발하기 위하여 경로를34 관련시킵니다.13 그들의 결정 구조 및 공용영역의 우리의 기본적인 연구 결과는 획일하게 nanowires에 이산하기 위하여 nanoparticles를 지도하는 CuO 단사정 nanowires와34 첨정석 구구하는 소리 nanoparticles 사이 유일한 계면 관계를 보여주었습니다.

CuO nanowires에 구구하는 소리 nanoparticles의 형태학상 기동전개에 관한 또한 포괄적인34 연구 결과가 Chopra 교수에 의하여 능력을 발휘했습니다. 연구 결과의 이 부분은 유일하게 그들의 길이 (숫자 2)에 따라서 nanowires의 기지에서 구구하는 소리 nanoparticles34 의 지상 이동을 촉진한 성장 프로세스의 열역학을 고려합니다.

CuO nanowire 구구하는 소리 nanoparticle 헤테로 구조체의 대형을 설명하는 숫자 234 아) 개략도. B) 헤테로 구조체를 보여주는 TEM 심상.

계층적인 헤테로 구조체의 발달을 위한 숫자 2에 열거된 것처럼 다른 현상을 관련시키는 그런 연구 결과는 유일합니다. 다기능과 다성분 계층적인 헤테로 구조체의 이 종류는 매우 유용하 확실히 자동차에서 nanoelectronics에 많은 쪽에 있는 우리의 생활을 착탄할 것입니다. 도전은 우리가 일관되게 노력하고 있는 혁신의 다음 수준에 그(것)들을 취하기 위한 것입니다.


참고

  1. Bruchez M., Moronne, M.; 진, P.; Weiss, S.; Alivisatos 의 형광성 생물학 레이블로 A.P. Semiconductor nanocrystals. 과학 1998년, 281 2013년.
  2. Meyyappan 의 M. Carbon nanotubes: 과학과 응용. 2005년, CRC 압박 LLC, Boca Raton, FL.
  3. Venkatachalam, K.; Arzuaga, X.; Chopra, N.; Gavalas, V.; Xu, J.; Bhattacharya, D.; Hennig, B.; 팔라듐 nanoparticles를 사용하는 폴리염화 비페닐 (PCB)의 Bachas, L.G. Reductive dechlorination 및 관 내피 성장 세포에 있는 유독한 힘의 평가. 위험 물질의 전표 2008년, 159, 483.
  4. Hinds, B.J.; Chopra, N.; Rantell, T.; Andrews, R. Gavalas, V.; Bachas 의 L.G. Aligned multiwalled 탄소 nanotube 막. 과학 2004년, 303, 62.
  5. Chopra, N.; Gavalas, V.G.; Hinds, B.J.; Bachas 의 L.G. Functional 1차원적인 nanomaterials: nanoscale 바이오 센서에 있는 응용. 분석적인 편지 2007년, 40 2067년.
  6. 왕, Z.L. Nanowires 및 Nanobelts: 물자, 속성 및 장치 - 기능적인 물자 양 II 2003년 의 Springer 과학, 뉴욕, NY의 Nanowires 그리고 nanobelts.
  7. Chopra, N. Multifunctional 및 다성분 heterostructured 1차원적인 nanostructures: 성장, 특성 및 응용, 물자 기술에 있는 어드밴스: 향상된 성과 물자 2010년, 25, 212.
  8. 전자 응용을 위한 Bohr, M.T. Nanotechnology 목표 및 도전. 나노 과학 2002년, 1, 56에 IEEE 거래.
  9. Stupp, S.I.; Braun 의 미세의 P.V. Molecular 조작: 생체 적합 물질, 세라믹스 및 반도체. 과학 1997년, 277 1242년.
  10. Huang, Y.; Lieber, C.M. Integrated nanoscale 전자공학과 광전자공학: 반도체 nanowires를 통해서 탐구 nanoscale 과학 그리고 기술. 순수한 적용되는 화학 2004년, 76 2051년.
  11. Chopra, N.; Bachas, L.G.; Knecht, M. Fabrication 및 탄소 캡슐에 넣어진 Au Nanoparticles 의 물자 21 2009년 1176년의 화학의 Biofunctionalization.
  12. 우, J.; Chopra, N. Graphene Encapsulated 금 Nanoparticles 및 그들의 특성, 세라믹 거래 223 2010년.
  13. Shi W.; 비발한 산화구리 (CuO) nanowire 코발트 산화물 (구구하는 소리) nanoparticle 헤테로 구조체의 Chopra,34 N. 계면활성제 자유로운 종합 및 그들의 형태학상 통제, 압박에 대한 Nanoparticle 연구 2010년의 전표.
  14. Chopra, N.; Majumder, M.; Hinds 의 B.J. 측벽 보호에 의하여 비스무트 기능적인 탄소 nanotubes. 향상된 기능적인 물자 2005년, 15, 858.
  15. Chopra, N.; Claypoole, L. Bachas, 탄소 nanotubes에 Ni/NiO 코어/쉘 nanostructures 그리고 그들의 부착의 L.G. Formation. 2009년 Nanotech의 기술적인 절차 2009년, 1, 187.

, 저작권 AZoNano.com Nitin Chopra (알라바마의 대학) 교수

Date Added: Dec 13, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:23

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