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Nanotubes de B-C-N, Nanosheets, Nanoribbons, et Nanostructures Relatif

Par Professeur Yoke Khin Yap

Jappement de Khin de Professeur Étrier, Département de Physique, Université Technologique du Michigan, 118 Fisher Hall, 1400 Lecteur de Townsend, Houghton, MI 49931, ETATS-UNIS
Auteur Correspondant : ykyap@mtu.edu

L'arrangement des atomes de carbone différencie une avance de faisceau filiforme d'un diamant coûteux. Pendant les dernières trois décennies, les matériaux de carbone neufs tels que des fullerenes1, les nanotubes de carbone (CNTs)2, et le graphene3 ont attiré l'intérêt énorme de recherches et ont mené à deux Prix Nobel4,5. Plus récent, les nanoribbons de graphene (GNRs)6,7 ont gagné l'attention croissante de la communauté de la recherche.

Les Matériaux dans le système de nitrure (BN) de bore sont structurellement assimilés aux solides de carbone. Nous avons phase-MILLIARD hexagonal (h-MILLIARD), phase-MILLIARD cubique (BCN), nanotubes de MILLIARD (BNNTs), nanosheets de MILLIARD, les nanoribbons de MILLIARD (BNNRs), qui sont analogues au graphite, aux diamants, au CNTs, graphene, et au GNRs respectivement8-11.

Pour le but de comparaison, les structures atomiques d'un CNT et d'un BNNT, ainsi qu'un GNR et un nanoribbon de MILLIARD est affiché sur le Schéma 1. En fait, là est avancement significatif sur des nanomaterials de MILLIARD au cours des dernières années11-14, y compris l'accroissement de basse température15,16, accroissement modelé15,17-19, découverte de superhydrophopicity de BNNTs20, et réussi accroissement des feuilles de MILLIARD21.

Le Schéma 1. Zigzag (10, 0) (a) CNT et (b) BNNT et Zigzag GNR et MILLIARD Nanoribbon. Les sphères Grises, rouges, et vertes représentent le carbone, le bore, et les atomes d'azote, respectivement.

L'accroissement Direct de BNNRs a été également enregistré en 2007 et a été référé comme nanowires de MILLIARD22 jusque récemment23. Certains de ces avancements sont mis en valeur sur le Schéma 2. Ces matériaux de MILLIARD ont des propriétés différentes des homologues de carbone. Par exemple, le graphite est un conducteur tandis que h-MILLIARD est un isolant. Apparemment, les matériaux de MILLIARD compléteront les utilisations des solides de carbone dans domaines variés de la science et technologie avancée.

Le Schéma 2. (a) Schéma de la déposition en phase vapeur thermique (CVD) pour l'accroissement de BNNTs. (b) Images de SEM de comme BNNTs développé et spectres de la spectroscopie de perte d'énergie d'électrons (EELS). (c) Images de SEM de BNNTs développées aux configurations désirées par CVD (CCVD) catalytique. (d) Images de TEM du BNNTs. (e) Spectres D'absorption affichant un écartement de bande ~6eV sans niveaux d'absorption de sous-bande (1 : BNNTs de haute qualité par CCVD, 2 : BNNTs développé par CVD de thermique, 3 : éthanol). (f) Gouttelettes d'Eau sur des films de BNNT affichant le comportement superhydrophopic de BNNTs vertical-aligné.

La fusion du carbone et des systèmes de MILLIARD forme les soi-disant matériaux de B-C-N. Les Nanomaterials dans cette zone triangulaire de B-C-N offrent des vues neuves pour la recherche de matériaux. Ils comprennent des batteries, des nanotubes, des nanosheets, des nanoribbons, et des nanostructures neufs de carbone, de bore, de nitrure de bore, de nitrure de carbone, de carbure de bore, et de carbone-nitrure de bore. Ces matériaux sont « materials" un jour ou l'autre appelé de carbone de frontière à cause de leur souplesse de former les liaisons covalentes variées comme ceux en solides purs de carbone24. Le Schéma 3 récapitule les nanomaterials possibles dans la zone triangulaire de B-C-N.

Le Schéma 3. Nanomaterials dans la zone triangulaire de B-C-N.

Des Détails de ces sujets sont discutés dans un livre récent25. De Manière Dégagée, la capacité de régler l'hybridation en esclavage, l'emballage moléculaire, et la composition de ces matériaux est important pour produire les matériaux neufs avec les propriétés nouvelles24. Elle pourrait probablement être utile pour les revêtements de protection, l'électronique, nano-électronique de haute puissance et nanoscale sentant les dispositifs, qui sont les matériaux indispensables pour l'avancement de la science au sièclest 21.

Remerciement

Y.K. Yap reconnaît les supports de la Récompense de CARRIÈRE de National Science Foundation (Récompense numéro 0447555, Division de Recherche de Matériaux), et le Département de l'Énergie des ÉTATS-UNIS, le Bureau des Sciences De base d'Énergie (Grant Non DE-FG02-06ER46294, Division des Scientifiques et Techniques de Matériaux).


Références

  1. H.W. Kroto, J.R. Heath, S.C.O'Brien, R.F. Curl, et R.E. Smalley, « C-60-Buckminsterfullerene, » Nature (Londres) 318, 162 (1985).
  2. S. Iijima, « Microtubules Hélicoïdaux de Carbone Graphitique, » Nature (Londres) 354, 56 (1991).
  3. K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, et A.A. Firsov, « Effet de Champ Électrique dans Atomique Amincissent des Films de Carbone, » la Science 306, 666 (2004).
  4. http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1996/
  5. http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/
  6. V. Barone, O. Hod, et G.E. Scuseria, « Structure Électronique et Stabilité de Graphene Nanoribbons Semi-conducteur, » Lett Nano. 6, 2748 (2006).
  7. M.Y. Han, B. Ozyilmaz, Y.B. Zhang, et P. Kim, « Bureau D'études de Bande-Écartement d'Énergie de Graphene Nanoribbons, » Phys. Rev. Lett. 98, 206805 (2007).
  8. Y.K. Yap, « Nitrure Nanohybrids de Bore-Carbone, » en Encyclopédie de Nanoscience et de Nanotechnologie (Préface par R.E. Smalley), Volume 1, H.S. Nalwa (Ed.), Éditeurs Scientifiques Américains (www.aspbs.com/enn) (2004) Pp. 383-394.
  9. C.H. Lee, et Y.K. Yap, « Mode Actuel de Recherches de Nitrure de Bore-Carbone Entasse En Vrac, des Films Minces, et Nanostructures, » en Chapitre 10 de Diamant et de Recherche Relative de Matériaux (Éditeur de la Science de Nova, 2008) pp 277-292. (https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=6641)
  10. C.H. Lee, V.K. Kayastha, J. Wang, et Y.K. Yap, « Introduction aux Matériaux de B-C-N, » en Chapitre 1 des Nanotubes de B-C-N et du Nanostructures, Notes Relatif de Conférence en Science et Technologie de Nanoscale (Springer), Vol. 6, Jappement de Khin d'Étrier (Ed.) (2009) pp 1-22.
  11. J. Wang, M. Xie, et Y.K. Yap, « Nanotubes de Nitrure de Bore : Accroissement et Caractérisation À basse température, » en Encyclopédie de Nanoscience et de Volume 12, H.S. Nalwa (Ed.), Éditeurs Scientifiques Américains (www.aspbs.com) (2010) pp de Nanotechnologie 97-107.
  12. J. Wang, C.H. Lee, Y. Bando, D. Golberg, et Y.K. Yap, « Nanotubes de Nitrure de Bore de Multiwalled : Accroissement, Propriétés, et applications, » en Chapitre 2 des Nanotubes de B-C-N et du Nanostructures, Notes Relatif de Conférence en Science et Technologie de Nanoscale (Springer), Vol. 6, Jappement de Khin d'Étrier (Ed.) (2009) pp 23-44.
  13. J. Wang, C.H. Lee et Y.K. Yap, « avancements Récents dans des nanotubes de nitrure de bore, » Nanoscale 2, 2028 (2010).
  14. D. Golberg, Y. Bando, Y. Huang, T. Terao, M. Mitome, C. Tang et C. Zhi, « nanotubes de Nitrure de Bore et Nanosheets, » Nano 4, 2979 d'ACS (2010).
  15. J. Wang, V. Kayastha, Y.K. Yap, Z. Fan, J.G. Lu, Z. Pan, I. Ivanov, A.A. Purezky, D.B. Geohegan, de « accroissement Basse température des nanotubes de nitrure de bore sur des substrats, » Lett Nano. 5, 2528 (2005).
  16. C.H. Lee, J. Wang, V.K. Kayastha, J.Y. Huang, et Y.K. Yap, « accroissement Pertinent des nanotubes de nitrure de bore par la déposition en phase vapeur thermique, » Nanotechnologie 19, 455605 (2008).
  17. C.H. Lee, M. Xie, V. Kayastha, J. Wang et Y.K. Yap, « Ont Modelé l'Accroissement des Nanotubes de Nitrure de Bore par la Déposition En Phase Vapeur Catalytique, » Chem. Mater. 22, 1782 (2010).
  18. C. Sealy, « Nanotubes de Nitrure de Bore Développés Juste Comme des Nanotubes de Carbone, » Nano Aujourd'hui 5, 80 (2010). http://www.phy.mtu.edu/yap/documents/NanoTodayBNNTs.pdf
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  20. C.H. Lee, J. Drelich, et Y.K. Yap, « Superhydrophobicity des Nanotubes de Nitrure de Bore Développé sur des Substrats de Silicium, » Langmuir (lettre) 25, 4853 (2009).
  21. L. Chanson, L. Ci, H. Lu, P.B. Sorokin, C. Jin, J. Ni, A.G. Kvashnin, D.G. Kvashnin, J. Lou, B.I. Yakobson et P.M. Ajayan, « Accroissement de Large Échelle et Caractérisation des Couches Hexagonales Atomiques de Nitrure de Bore, » Lett Nano. 10, 3209 (2010).
  22. Y.K. Yap, « Synthèse, Caractérisation et Découverte des Matériaux de Carbone de Frontière, » en Chimie Semi-conductrice et de Matériaux Met En Valeur l'EXERCICE FINANCIER 2007, NSF. http://www.nsf.gov/mps/dmr/highlights/07highlights/ssmc.jsp
  23. J. Wang, C.H. Lee, V.K. Kayastha et Y.K. Yap, « Première Réussite dans la Synthèse des Nanotubes de Nitrure de Bore et des Hétérojonctions des Nanotubes de Nitrure de Bore et des Nanotubes de Carbone, dans le Colloque K : Nanotubes et Nanostructures, Réunion D'automne Relatif De Société de Recherches de 2009 Matériaux, Le 30 novembre - 4 décembre, à Boston, K17.6 De Papier. http://www.mrs.org/s_mrs/doc.asp?CID=24490&DID=263661
  24. Y.K. Yap (Éditeur), Nanotubes de B-C-N et Nanostructures, Notes Relatif de Conférence en Science et Technologie de Nanoscale (Springer), Vol. 6, (2009). http://www.springer.com/materials/nanotechnology/book/978-1-4419-0085-2
  25. Y.K. Yap, Récompense de National Science Foundation # 0447555, « CARRIÈRE : Synthèse, Caractérisation et Découverte des Matériaux de Carbone de Frontière. http://www.nsf.gov/awardsearch/showAward.do?AwardNumber=0447555

Droit d'auteur AZoNano.com, Professeur Yoke Khin Yap

Date Added: Apr 20, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 06:53

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