B-C-N Nanotubes, Nanosheets, Nanoribbons, и Родственное Nanostructures

Профессором Спаривать Khin Yap

Расположение атомов углерода дифференцирует руководство карандаша от дорогостоящего диаманта. В прошлых 3 декадах, новые материалы углерода как fullerenes¹, nanotubes углерода (CNTs)², и graphene³ привлекали большущий интерес исследования и водили до 2 Нобелевской Премии^4,5. Более недавно, nanoribbons graphene (GNRs)^6,7 приобретали увеличивая внимание от научного общества.

Материалы в системе (BN) азотистого бора структурно подобны к твердым телам углерода. Мы имеем шестиугольные участк-BN (h-BN), кубические участк-BN (c-BN), nanotubes BN (BNNTs), nanosheets BN, nanoribbons BN (BNNRs), которые аналогичны к графиту, диамантам, CNTs, graphene, и GNRs соответственно^8-11.

Для цели сравнения, атомных строений CNT и BNNT, так же, как GNR и nanoribbon BN показано в Диаграмме 1. В действительности, там значительно выдвижение на nanomaterials BN в прошлом немногие леты^11-14, включая рост низкой температуры^15,16, сделанный по образцу рост^15,17-19, открытие superhydrophopicity BNNTs²⁰, и успешную рост листов BN²¹.

Диаграмма 1. Зигзаг (10, 0) (a) CNT и (b) BNNT и Зигзаг GNR и BN Nanoribbon. Серые, красные, и зеленые сферы представляют углерод, бор, и атомы азота, соответственно.

Сразу рост BNNRs также не будет сообщен в 2007 и будет сослан как nanowires BN²² до недавно²³. Некоторые из этих выдвижений выделены в Диаграмме 2. Эти материалы BN имеют свойства отличающиеся от двойники углерода. На пример, графит проводник пока h-BN изолятор. По-видимому, материалы BN укомплектуют пользы твердых тел углерода в различных зонах передовой науки и технологии.

Диаграмма 2. Схема (a) термального низложения химического пара (CVD) для роста BNNTs. (b) Изображения SEM как, котор росли BNNTs и спектры спектроскопии потери электронной энергии (EELS). (c) Изображения SEM BNNTs, котор рос на пожеланных картинах каталитический CVD (CCVD). (d) Изображения TEM BNNTs. (e) Спектры поглощения показывая зазор диапазона ~6eV без уровней абсорбциы подполосы (1: высокомарочное BNNTs CCVD, 2: BNNTs, котор рос термальный CVD, 3: этанол). (f) Капельки Воды на фильмах BNNT показывая superhydrophopic поведение вертикальн-выровнянного BNNTs.

Слияние углерода и систем BN формирует так называемые материалы B-C-N. Nanomaterials в пределах этой зоны B-C-N триангулярной предлагают новые перспективы для исследования материалов. Они включают группы, nanotubes, nanosheets, nanoribbons, и новые nanostructures углерода, бора, азотистого бора, нитрида углерода, карбида бора, и углерод-нитрида бора. Эти материалы когда-то вызваны «материалами углерода границы» из-за их гибкости сформировать различные ковалентные связи как те в чисто твердых телах углерода²⁴. Диаграмма 3 суммирует возможные nanomaterials в пределах зоны B-C-N триангулярной.

Диаграмма 3. Nanomaterials в пределах зоны B-C-N триангулярной.

Детали этих тем обсужены в недавней книге²⁵. Ясно, способность контролировать скрепленную гибридизацию, молекулярная упаковка, и состав этих материалов важны для того чтобы создать новые материалы с романными свойствами²⁴. Они смогли по возможности быть полезны для защитных покрытий, высокомощных приборов электроники, nano-электронных и nanoscale воспринимая, которые непременные материалы для выдвижения науки в столетии^st 21.

Подтверждение

Y.K. Yap подтверждает поддержки от Награды КАРЬЕРЫ Национального фонда (Награды 0447555, Разделение Исследования Материалов), и Министерство Энергетики США, Офис Основных Наук Энергии (Grant Нет DE-FG02-06ER46294, Разделение Наук Материалов и Инджиниринг).

Справки

1. H.W. Kroto, J.R. Вереск, S.C.O'Brien, R.F. Завивать, и R.E. Smalley, «C-60-Buckminsterfullerene,» Природа (Лондон) 318, 162 (1985).
2. S. Iijima, «Спиральные Микротрубочки Графитообразного Углерода,» Природа (Лондон) 354, 56 (1991).
3. K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, и A.A. Firsov, «Влияние Электрического Поля в Атомно Утончают Фильмы Углерода,» Наука 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, и G.E. Scuseria, «Электронная Структура и Стабилность Semiconducting Graphene Nanoribbons,» Nano Lett. 6, 2748 (2006).
7. M.Y. Хан, B. Ozyilmaz, Y.B. Zhang, и P. Ким, «Диапазон-Зазор Инджиниринг Энергии Graphene Nanoribbons,» Phys. Rev. Lett. 98, 206805 (2007).
8. Y.K. Yap, «Нитрид Nanohybrids Бор-Углерода,» в Энциклопедии Nanoscience и Нанотехнологии (Foreword R.E. Smalley), Тома 1, H.S. Nalwa (Ed.), Американские Научные Издателя (www.aspbs.com/enn) (2004) pp. 383-394.
9. C.H. Ли, и Y.K. Yap, «Настоящее Состояние Исследования Больших Частей Нитрида Бор-Углерода, Тонких Фильмов, и Nanostructures,» в Главе 10 Диаманта и Родственного Исследования Материалов (Издателя Науки Новы, 2008) pp 277-292. (https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=6641)
10. C.H. Ли, V.K. Kayastha, J. Wang, и Y.K. Yap, «Введение к Материалам B-C-N,» в Главе 1 B-C-N Nanotubes и Родственного Nanostructures, Примечаний Лекции в Науке и Технике Nanoscale (Спрингере), VOL. 6, Yap Khin Хомута (Ed.) (2009) pp 1-22.
11. J. Wang, M. Xie, и Y.K. Yap, «Азотистый Бор Nanotubes: Низкотемпературные Рост и Характеризация,» в Энциклопедии Nanoscience и Тома 12 Нанотехнологии, H.S. Nalwa (Ed.), Американские Научные Издателя (www.aspbs.com) (2010) pp 97-107.
12. J. Wang, C.H. Ли, Y. Bando, D. Golberg, и Y.K. Yap, «Азотистый Бор Nanotubes Multiwalled: Рост, Свойства, и применения,» в Главе 2 B-C-N Nanotubes и Родственного Nanostructures, Примечаний Лекции в Науке и Технике Nanoscale (Спрингере), VOL. 6, Yap Khin Хомута (Ed.) (2009) pp 23-44.
13. J. Wang, C.H. Ли и Y.K. Yap, «Недавние выдвижения в nanotubes азотистого бора,» Nanoscale 2, 2028 (2010).
14. D. nanotubes Golberg, Y. Bando, Y. Huang, T. Terao, M. Mitome, C. Тяни и C. Zhi, «Азотистого Бора и Nanosheets,» ACS Nano 4, 2979 (2010).
15. J. Wang, V. Kayastha, Y.K. Yap, Z. Вентилятор, J.G. Lu, Z. Лоток, I. Ivanov, A.A. Purezky, D.B. Geohegan, «рост Низкой температуры nanotubes азотистого бора на субстратах,» Nano Lett. 5, 2528 (2005).
16. C.H. Ли, J. Wang, V.K. Kayastha, J.Y. Huang, и Y.K. Yap, «Эффективный рост nanotubes азотистого бора термальным низложением химического пара,» Нанотехнология 19, 455605 (2008).
17. C.H. Ли, M. Xie, V. Kayastha, J. Wang и Y.K. Yap, «Сделали По Образцу Рост Азотистого Бора Nanotubes Каталитическим Низложением Химического Пара,» Chem. Mater. 22, 1782 (2010).
18. C. Sealy, «Азотистый Бор Nanotubes, котор Росли Как Раз Как Углерод Nanotubes,» Nano Сегодня 5, 80 (2010). http://www.phy.mtu.edu/yap/documents/NanoTodayBNNTs.pdf
19. M. Goodrich, «Yap: Обуздывающ Дивы Nanoworld,» http://www.eurekalert.org/pub_releases/2010-01/mtu-htd011510.php?loc=interstitialskip
20. C.H. Ли, J. Drelich, и Y.K. Yap, «Superhydrophobicity Азотистого Бора Nanotubes, котор Росли на Субстратах Кремния,» Langmuir (письмо) 25, 4853 (2009).
21. L. Песня, L. Ci, H. Lu, P.B. Sorokin, C. Jin, J. Ni, A.G. Kvashnin, D.G Kvashnin, J. Lou, B.I. Yakobson и P.M. Ajayan, «Рост Большого Диапазона и Характеризация Атомных Шестиугольных Слоев Азотистого Бора,» Nano Lett. 10, 3209 (2010).
22. Y.K. Yap, «Синтез, Характеризация и Дисковери Материалов Углерода Границы,» в Химии Полупроводниковых и Материалов Выделяет FY 2007, NSF. http://www.nsf.gov/mps/dmr/highlights/07highlights/ssmc.jsp
23. J. Wang, C.H. Ли, V.K. Kayastha и Y.K. Yap, «Первый Успех в Синтезе Азотистого Бора Nanotubes и Гетеропереходы Азотистого Бора Nanotubes и Углерода Nanotubes, в Симпозиуме K: Nanotubes и Родственное Nanostructures, Встреча Падения Общества Исследования 2009 Материалов, 30-ое ноября-4-ого декабря, в Бостоне, Бумажное K17.6. http://www.mrs.org/s_mrs/doc.asp?CID=24490&DID=263661
24. Y.K. Yap (Редактор), B-C-N Nanotubes и Родственное Nanostructures, Примечания Лекции в Науке и Технике Nanoscale (Спрингере), VOL. 6, (2009). http://www.springer.com/materials/nanotechnology/book/978-1-4419-0085-2
25. Y.K. Yap, Награда Национального фонда # 0447555, «КАРЬЕРА: Синтез, Характеризация и Дисковери Материалов Углерода Границы. http://www.nsf.gov/awardsearch/showAward.do?AwardNumber=0447555

Авторское Право AZoNano.com, Профессор Спаривать Khin Yap