Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Данные растровой электронной микроскопии для двух типичных «нанодеревьев» из углеродных нанотрубок, сформированных на концах пучка из нанотрубок в процессе кулоновского взрыва. На вставке оптическое изображение устройства (шкала: 100 мкм).
Рис.2. Схематическая иллюстрация типичного процесса разделения пучка углеродных нанотрубок (для простоты представлены две нанотрубки).
Ес – кулоновская энергия отталкивания
Еb – энергия поверхностного притяжения
(а) Пучок нанонитей до кулоновского взрыва.
(b) Пучок нанонитей после кулоновского взрыва.
(c) Потенциал, создаваемый линейным распределением разрядов.
(d) Картинка, показывающая сходную ситуацию на примере девушки и ее очень длинных волос.
Рис.3.
(а) Данные АСМ для первого «нанодерева» из нанотрубок, образовавшихся на конце пучка.
(b-d) Данные анализа, показывающего длину нанотрубок в секциях I, II и III.
(е) Индивидуальная углеродная нанотрубка с диаметром 1,5 нм.
Рис.4. Индивидуальные углеродные нанотрубки (обозначены белыми стрелками).

Кулоновский взрыв для разделения углеродных нанотрубок

Ключевые слова:  нанотрубки

Опубликовал(а):  Корнейчук Светлана Александровна

21 января 2009

Одностенные углеродные нанотрубки вызывают большой интерес у ученых благодаря своим свойствам. Было показано, что они могут обладать как металлическими, так и полупроводниковыми свойствами в зависимости от их диаметра и хиральности. Нанотрубки, полученные обычными методами, часто объединяются в пучки из-за Ван-дер-Ваальсова взаимодействия, что сказывается на их электрических свойствах. Это является основным препятствием для использования углеродных нанотрубок. Обычно пучки разделяют электрофорезом или хроматографическими методами, но эти подходы основаны на использовании ПАВов и полимеров, а также включают в себя много стадий.

Китайские ученые придумали простой способ разделять углеродные нанотрубки, который основан на кулоновском взрыве. Суть в том, что при превышении определенного заряда кластер становится нестабильным и происходит взрыв. С помощью этого метода можно разделять пучки нанотрубок на более тонкие части с одинаковым диаметром, а также получать отдельные нанотрубки.

Можно отметить несколько достоинств метода кулоновского взрыва. Во-первых, не нужно использовать ПАВ. Во-вторых, разделение пучка можно проводить на различных подложках (таких, как кремний и сапфир), что обеспечивает дополнительные удобства при производстве устройств на основе углеродных нанотрубок. И, в-третьих, метод включает в себя только одну стадию, и прост в исполнении.

Углеродные нанотрубки синтезировали методом CVD. Устройство для их зарядки было сделано следующим способом: нить из углеродных нанотрубок поместили на стеклянную пластинку, затем на нее нанесли две капли серебряной проводящей "краски", которые соединили с двумя платиновыми нитями. Эти нити играют роль электродов. Один электрод был соединен с постоянным источником напряжения, а другой оставался "плавающим". Исследуемая нить из нанотрубок имела диаметр около 10 мкм и длину около 1,1 мм. Сопротивление устройства составило несколько тысяч Ом при комнатной температуре.

На рис.1 представлено типичное «нанодерево» из углеродных нанотрубок после проведения эксперимента (электростатический потенциал – около 15 В). Видно, что разделение нанотрубок происходит на одном конце пучка, который перпендикулярен основной нити. Отделенные части находятся друг от друга на максимальном расстоянии. По данным атомно-силовой микроскопии видно, что полученные «ветки» состоят из 3-6 индивидуальных нанотрубок, но можно разглядеть и отдельные нанотрубки диаметром около 1,5 нм.

Предложенный метод может быть использован для создания устройств на основе углеродных нанотрубок. Ученые предполагают, что данный метод можно использовать и для других наноматериалов.

Работа «Coulomb Explosion: A Novel Approach to Separate Single-Walled Carbon Nanotubes from Their Bundle» была опубликована в Nano Letters.


Источник: Nano Letters



Комментарии
Года 4 назад читал что-то оченно похожее.
Там кашу из проивольно ориентированных нанотрубок "приглаживали" нежным пучком ионов аргона. Нанотрубки заряжались и "становились пучком"
К автору перевода - силикон - это кремний, субстраты - подложки, спиарльность - хиральность, ступень - стадия, Сименсы - не единицы заряда (это Кулоны), а единицы (электро)проводимости. И т.д.
Крылов Иван Сергеевич, 22 января 2009 17:55 
Разглядеть отдельные углеродные нанотрубки (рисунок 1) диаметром 1,5 нм при увеличении 5000 нм в 1 сантиметре нельзя, так как это будет объект шириной 0,003 мм.
Их разглядели с помощью атомно-силового микроскопа (рис.4)
Крылов Иван Сергеевич, 23 января 2009 09:55 
На рис.1 представлено типичное «нанодерево»... По данным атомно-силовой микроскопии видно, что полученные «ветки» состоят из 3-6 индивидуальных нанотрубок...

6 углеродных нанотрубок диаметром 1,5 нм - это объект шириной 9 нм. При масштабе 5000 нм в 1 см - это объект шириной 0,018 мм. Судя по рисунку 1 ширина объекта составляет около 0,5 мм, а это объект размером 250 нм, т.е. количество углеродных нанотрубок диаметром 1,5 нм будет 166,667 шт.

Крылов Иван Сергеевич, 23 января 2009 12:46 
Уважаемая Светлана Александровна Корнейчук, ответьте пожалуйста.
Иван Сергеевич, я, наверное, не правильно сделала, назвав нити из 3-6 индивидуальных нанотрубок "ветками". Они не имеют отношения к "нанодереву" на рис.1. Вы совершенно правы, что разглядеть индивидуальные нанотрубки на рис.1 нельзя. "Ветки", которые я имела в виду, относятся к рис.3 и 4.
Уважаемая Светлана Александровна! Насколько я понял, этот способ годится только для лабораторных исследований и характерен для пучка "нанодерева". Распушить можно лишь верхушку дерева (пучка). А если необходимо распушить весь пучок, предположим, для создания нанокомпозита на полимерной матрице. Есть ли данные по масштабированию результатов? И почему разговор ведется только для ОУНТ?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

"Карбон"
"Карбон"

Онлайн-школа РНФ-2020 «Аддитивные технологии: материалы, методы и перспективы»
7 октября НИТУ «МИСиС» совместно с Российским Научным Фондом проводит онлайн-школу для молодых ученых «Аддитивные технологии будущего: материалы, методы и перспективы». Участие в работе Школы является бесплатным. Школа будет проходить в онлайн-формате на платформе Zoom. Всю информацию участники получат по электронной почте.

Российские химики создали катализатор для топливных элементов из графен-тефлонового аэрогеля
Российские химики создали катализатор для топливных элементов из графен-тефлонового аэрогеля. Пористый нанокомпозит на основе оксида графена и тефлона, способный улучшить характеристики топливных элементов, синтезировали и изучили сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН и Института проблем химической физики РАН, Черноголовка. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Energy & Fuels.

КОНКУРС МОЛОДЕЖНЫХ ПРОЕКТОВ ПО ИННОВАЦИОННОМУ РАЗВИТИЮ БИЗНЕСА "ТЕХНОКРАТ"
Ежегодный всероссийский конкурс молодёжных проектов по инновационному развитию бизнеса "Технократ" продолжает отбор заявок, до 30 сентября. Заявки принимаются по четырём направлениям: цифровые технологии, медицина и технологии здоровьесбережения, новые материалы и химические технологии, новые приборы и интеллектуальные производственные технологии. Конкурс проводится среди граждан РФ от 18 до 30 лет, ранее не побеждавших в программе "УМНИК".

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.