Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Сравнение наноленты, нанотрубки и наносвитка
Рис. 2. Оптическое изображение исходного (a) и скрученного (b) графена, а также ПЭМ изображение скрученного графена (c). Расстояние между слоями составляет 0.35 нм.
Рис. 3. Схема образования наносвитка.
Рис. 4. (a) Смятый графен из чистого изопропанола, (b) не до конца сформированный свиток, (c) хорошо свернутые свитки, (d) часть свитка (ПЭМ высокого разрешения)
Рис. 5. КР спектры графена, УНС и УНТ.
Рис. 6. Полевой транзистор на основе УНС и его полевая характеристика (Т=20-300 К).
Рис. 7. Схема проводимости УНТ и УНС и вольт-амперная характеристика УНС.

Углеродные ролы

Ключевые слова:  углеродные наносвитки

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

28 августа 2009

Углеродные наноматериалы подвергаются тщательному изучению уже несколько лет, но до сих пор не все они подробно изучены. Например, пекинские ученые дополнили список таких материалов, добавив к графену, нанолентам и нанотрубкам углеродные наносвитки (УНС). Наносвиток – скрученный слой графена – обладает многими уникальными свойствами. Например, электронный транспорт зависит от п-п взаимодействия его внешней и внутренней сторон, а ток может протекать не только через внешний цилиндр, как в случае многослойных нанотрубок (МНТ), а по всей поверхности. Их уникальная топология упрощает интеркаляцию, ведь наносвиток не замкнут, и позволяет эффективно использовать их в качестве аккумулятора водорода. Однако пока все это только слова, проверить которые на практике мешало отсутствие способа получить качественные наносвитки и устройства на их основе.

Предложенные ранее методы допускали получение свитков только в смеси с другими формами углерода. Все они основаны на скручивании тонких слоев графита под воздействием ультразвука, однако высокий выход УНС сочетался с низким качеством поверхности, поскольку скручиванию подвергались как монослои графена, так 2, 3 и более слоев.

Улучшение качества произошло, когда монослои графита удалось получить простым отшелушиванием. Тогда было показано, что при абсорбции газа такие монослои скручиваются, но позже был предложен еще более простой и эффективный способ. Графеновые слои отшелушивали на предварительно подготовленную подложку (SiO2(285 нм)/Si) и определяли количество слоев методом спектроскопии комбинационного рассеяивания. Затем выбирали монослои и погружали их в чашку Петри с изопропанолом на 5 минут. После сушки в азоте оказалось, что двумерная структура действительно превратилась в одномерную. Изображение ПЭМ подтверждает, что это наносвитки, слои в которых плотно и равномерно упакованы. При этом расстояние между слоями составляет 0.35 нм.

Оптическое исследование позволило выделить следующие этапы формирования наносвитков:

  1. под действием контакта верхней поверхности с изопропанолом, а нижней с SiO2, создается напряжение, приводящее к отрыву края графена от подложки;
  2. то же натяжение заставляет край приподняться;
  3. как только край приближается к поверхности графена, п-п взаимодействие между перекрытыми частями перебивает положительную энергию от закручивания и приводит к формированию свитка;
  4. графен практически полностью отделяется от поверхности подложки.

Для оптимизации процесса в качестве переменных выступали следующие факторы:

  1. концентрация изопропанола. В чистом изопропаноле закручивание происходит слишком быстро и часто приводит просто к формированию складчатого графена. Разбавление спирта водой замедляет процесс и улучшает качество свитков.
  2. исходная форма графена. Листы неправильной формы сминались чаще, чем скручивались, и свиток формировался не до конца.
  3. защита от загрязнения. Загрязнения также портят конечный свиток.

КР спектры подтверждают, что образуется не нанотрубка, а именно свиток: так называемая "линия G" в спектрах хотя и уширяется по сравнению с графеном, однако остается гораздо уже, чем в нанотрубке, а "линия D" практически исчезает, в отличие от нанотрубок.

Для измерения электронных свойств на основе Si/SiO2/УНС был создан полевой транзистор. Его характеристики исследовали при Т=20-300 К. При этом наблюдается температурное изменение сопротивления в 2.2 раза из-за активации носителей заряда. Такая явная температурная зависимость свидетельствует о чистоте продукта и низком уровне примесей.

Кроме того, сравнение проводимости УНС и МНТ показало, что, действительно, способность проводить ток по всей поверхности, а не только по внешнему цилиндру, приводит к возрастанию предельного тока. Зависимость тока от напряжения остается линейной до самого пробоя при 4 В и плотности тока 5×107А/см2, тогда как в случае нанотрубок эта зависимость выходит на насыщение. Такая высокая плотность тока позволяет в перспективе использовать УНС в качестве проводящего материала в микросхемах.

А нам пока остается ждать УЛМ – углеродных лент Мёбиуса.


Источник: Nano Letters




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

 

Рассвет на болоте
Рассвет на болоте

NAUKA 0+ Фестиваль науки в Москве
8-10 октября в Москве проходит Фестиваль науки NAUKA 0+. В этом году фестиваль соберёт учёных со всех шести континентов нашей планеты, лучших исследователей из России, лауреатов государственных премий, молодых учёных, и, конечно, лауреатов Нобелевской премии.

Названы лауреаты Нобелевской премии по химии
Нобелевскую премию по химии за 2021 год присудили Бенджамину Листу и Дэвиду Макмиллану за разработку методов асимметричного органокатализа

Названы лауреаты Нобелевской премии по физике
Нобелевскую премию по физике за 2021 год присудили трем ученым — Сюкуро Манабе, Клаусу Хассельману и Джорджио Паризи.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
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 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Академик Е.Н. Каблов: «Для освоения космоса нужны новые материалы»
Янина Хужина
В этом году весь мир отмечает 60-летие первого полета человека в космос. Успех миссии Юрия Гагарина стал возможен благодаря слаженной работе многих людей: физиков, математиков, конструкторов, инженеров-проектировщиков и, конечно, материаловедов. «Научная Россия» обсудила с академиком РАН Евгением Кабловым основные вехи в развитии космического и авиационного материаловедения.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2021 году
коллектив авторов
25 - 28 мая пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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.



 
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.