石墨烯納米帶
編輯石墨烯納米帶(GNR)是寬度小于50 nm?的石墨烯帶。Mitsutaka Fujita和合著者介紹了石墨烯帶作為理論模型,以研究石墨烯的邊緣和納米級尺寸效應。
生產
編輯納米切開術
可以通過石墨納米切片機來生產大量的寬度受控的GNR,在石墨上用鋒利的金剛石刀可產生石墨納米塊,然后將其剝落即可生產GNR。也可以通過“解壓縮”或軸向切割納米管來生產GNR?。在一種這樣的方法中,通過高錳酸鉀和硫酸的作用將多壁碳納米管解開在溶液中。在另一種方法中,通過對部分嵌入聚合物膜中的納米管進行等離子蝕刻來生產GNR?。最近,石墨烯納米帶被種植到碳化硅(SiC)基板使用離子注入,然后進行真空或激光退火。后一種技術允許將任何圖案以5 nm的精度寫入SiC襯底。
外延
GNR在蝕刻到碳化硅晶片的三維結構的邊緣上生長。當將晶片加熱到大約1,000°C(1,270 K; 1,830°F)時,優先沿著邊緣驅除硅,形成納米帶,其結構由三維表面的圖案決定。色帶具有完美光滑的邊緣,并通過制造過程進行了退火。電子遷移率測量值超過一百萬,對應的薄層電阻為每平方一歐姆-比二維石墨烯低兩個數量級。
化學氣相沉積
在鍺晶片上生長的比10納米窄的納米帶像半導體一樣起作用,表現出帶隙。在反應室內,通過化學氣相沉積,甲烷用于在晶片表面沉積碳氫化合物,碳氫化合物在碳氫化合物彼此之間反應生成長且邊緣光滑的碳帶。色帶用于制造原型晶體管。[石墨烯晶體以非常慢的生長速度自然地在特定的鍺晶體小面上長成納米帶。通過控制生長速率和生長時間,研究人員實現了對納米帶寬度的控制。
最近,來自中國科學院上海微系統與信息技術研究所SIMIT的研究人員報告了一種將寬度可控且邊緣光滑的石墨烯納米帶直接生長在介電六方氮化硼(h-BN)襯底上的策略。[16]研究小組使用鎳納米粒子將單層深,納米級的溝槽蝕刻到h-BN中,然后使用化學氣相沉積法將其填充石墨烯。修改蝕刻參數允許將溝槽的寬度調整為小于10 nm,并且所得的10 nm以下的條帶顯示的帶隙接近0.5 eV。將這些納米帶集成到場效應晶體管器件中,發現開/關比大于10?4在室溫下,以及?750 cm?2?V?-1?s?-1的高載流子遷移率。
多步納米帶合成
研究了一種自下而上的方法。在2017年,干接觸轉移用于在真空下將涂有原子精確石墨烯納米帶粉末的玻璃纖維施加器壓在氫鈍化的Si(100)表面上。115個GNR中有80個明顯模糊了基板晶格,平均視在高度為0.30 nm。GNR未對準Si晶格,表明耦合較弱。21個GNR的平均帶隙為2.85 eV,標準偏差為0.13 eV。
該方法無意間重疊了一些納米帶,從而可以研究多層GNR。可以通過使用掃描隧道顯微鏡有意形成這種重疊。氫鈍化沒有留下帶隙。Si表面和GNR之間的共價鍵導致金屬行為。Si表面原子向外移動,并且GNR從平坦變為扭曲,同時一些C原子向Si表面移動。
分析
編輯石墨烯納米帶可以通過掃描隧道顯微鏡,拉曼光譜和紅外光譜進行分析。但是,即使使用反射吸收光譜法,也難以使用紅外光譜法對基材上的石墨烯納米帶進行分析。因此,紅外光譜分析需要大量的石墨烯納米帶。
應用
編輯聚合納米復合材料
已經研究了石墨烯納米帶及其被氧化的對應物氧化石墨烯納米帶作為納米填料,以改善聚合物納米復合材料的機械性能。觀察到在負載石墨烯納米帶時,環氧復合材料的機械性能有所提高。通過負載為骨組織工程應用制造的氧化石墨烯納米帶,可以實現低重量百分比的聚(富馬酸丙二醇酯)可生物降解聚合物納米復合材料的機械性能的提高。
生物成像造影劑
已經為生物成像應用開發了混合成像方式,例如光聲(PA)層析成像(PAT)和熱聲(TA)層析成像(TAT)。PAT / TAT結合了純超聲和純光學成像/?射頻(RF)的優點,提供了良好的空間分辨率,較大的穿透深度和較高的軟組織對比度。已經報道了通過使單壁和多壁碳納米管解壓縮而合成的GNR?作為用于光聲和熱聲成像和斷層成像的造影劑。
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