Crescimento e Síntese dos Nanomaterials: Revelação de Heterostrutura de Nanoscale da Próxima Geração

pelo Professor Nitin Chopra

Professor Nitin Chopra, Metalúrgico e Materiais Projetando, Centro para os Materiais para a Tecnologia Da Informação (HORTELÃ), A Universidade de Alabama
Autor Correspondente: nchopra@eng.ua.edu

Devido a sua funcionalidade diversa, a relação alta do superfície-à-volume, e as propriedades tamanho-dependentes originais, nanostructures são da importância imensa para sensores químicos e biológicos, dispositivos médicos, catalizadores, photovoltaics, e nanodevices.1-5 Uma vasta gama de escolhas materiais acopladas com estratégias sintéticas diferentes conduz às versões morfológicas diferentes tais como filmes finos da escala do nanômetro, nanowires, nanotubes, nanobelts, nanoparticles, e estruturas nanoporous.2,5,6

Os métodos Numerosos para sintetizar nanostructures foram relatados incluir, síntese química, depósito electrolítico, depósito de vapor químico (CVD), síntese do plasma, síntese baseada no laser, depósito de vapor físico (PVD), liga mecânica, métodos nano/microfabrication.2,5,6,7 Apesar de diversos estudos, 2,6 a manipulação do crescimento do nanostructure e a integração directa em dispositivos devem ser conseguida ainda.8-10

Um Outro desafio é dar o multifunctionality a estes nanostructures. Para esta extremidade, heterostructuring dos nanostructures combinando dois nanostructures do mesmo ou de materiais diferentes é do interesse significativo.7 Assim, a pesquisa do Professor Chopra combina a experiência em nano/microfabrication, no crescimento do nanostructure, na química dos materiais, e nas técnicas do caracterização e as espectroscópicas para desenvolver heterostrutura novas do nanoscale. O foco actual do Professor Chopra está em nanoparticles encapsulados graphene tornando-se do metal (uma geometria do núcleo/escudo) e em heterostrutura hierárquicas tais como os nanowires revestidos com os nanoparticles.11-15 No os relatórios recentes, Professor Chopra demonstraram algumas técnicas originais do crescimento para fabricar tais heterostrutura através das rotas muito simples e surfactant-livres do synthetic. Tal aproximação fá-los prontamente - disponíveis para suas aplicações futuras.

Graphene Encapsulou o Ouro Nanoparticles

Utilizando nossa experiência do projecto do CVD, o Professor Chopra podia desenvolver os métodos do CVD que têm a capacidade para crescer CNTs, nanowires, ou escudos do graphene. Um processo típico do CVD emprega uma alimentação dos precursores químicos que submetem-se a uma reacção na alta temperatura para conduzir a umas estruturas nano, micro, ou macro precipitadas.

A fim crescer um escudo do graphene em torno de um nanoparticle do metal tal como o ouro (geralmente, considerado como um inerte), nossa aproximação utiliza disposições modeladas de nanoparticles do ouro em uma bolacha de silicone como um catalizador para o crescimento do escudo do graphene na presença de uma fonte do hidrocarboneto em temperaturas entre 600 - 700 °C.11 Os escudos crescidos do graphene que encapsulam nanoparticles do ouro foram caracterizados usando a microscopia de elétron de alta resolução (Figura 1).11

A Figura 1. A) Diagrama Esquemático do graphene encapsulou nanoparticles do ouro, B) imagens de TEM dos nanoparticles do ouro encapsulados nos escudos do graphene (a, b, e c). A imagem De alta resolução (c) mostra o afastamento interplanar do escudo do graphene (3,5 A) e nanoparticle encapsulado do ouro (2,3 A). A Figura 1B é reimprimida (“Adaptado” ou “na parte”) com autorização de Chopra e outros, a Química dos Materiais, 2009, 21, 1176-1178. Copyright 2009, Sociedade de Produto Químico Americano.

A espessura de escudo do graphene tão baixo quanto ~1 nanômetro e sua taxa de crescimento de ~8 nm/h indica o tunability versátil de nosso método do crescimento do CVD. Em relação às aproximações precedentes usadas encapsulando nanoparticles do ouro dentro de um escudo do graphene, nossa aproximação nova demonstra que o método do CVD pode conduzir ao crescimento evolutivo de tais nanoparticles do núcleo/escudo. Tais nanoparticles novos têm o potencial imenso para produto químico avançado e dispositivos biológicos de análise e médicos.

Heterostrutura Hierárquicas

Uma aproximação interessante relatada recentemente por nós envolve uma rota térmica surfactant-livre simples para desenvolver os nanowires de CuO revestidos com Arrulha34 nanoparticles.13 Nossos estudos fundamentais de suas estrutura de cristal e relações mostraram que um relacionamento interfacial original entre nanowires de CuO e o spinel monoclínicos Arrulha34 os nanoparticles, conduzindo os nanoparticles para se dispersar uniformemente nos nanowires.

O Professor Chopra igualmente executou um estudo detalhado que refere-se a evolução morfológica de Arrulha34 nanoparticles em nanowires de CuO. Esta parte do estudo considera excepcionalmente o termodinâmica do processo do crescimento de que facilitou a migração de superfície Arrulham34 nanoparticles da base dos nanowires ao longo de seu comprimento (Figura 2).

A Figura 2 A) Diagrama Esquemático que ilustra a formação de CuO nanowire-Arrulha34 heterostrutura do nanoparticle. B) Imagem de TEM que mostra as heterostrutura.

Tal estudo que relaciona fenômenos diferentes como catalogado em figura 2 para a revelação de heterostrutura hierárquicas é original. Estes tipos de heterostrutura hierárquicas multifuncionais e multicomponent são extremamente úteis e impactarão definida nossas vidas de várias maneiras dos automóveis ao nanoelectronics. O desafio é tomá-los ao nível seguinte de inovação, que nós nos estamos esforçando consistentemente para.


Referências

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Copyright AZoNano.com, Professor Nitin Chopra (A Universidade de Alabama)

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

Last Update: 14. June 2013 04:37

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