Fullerének és szén nanocsövek

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
Mintacím szerkesztése •Mintaszöveg szerkesztése •Második szint •Harmadik szint •Negyedik szint •Ötödik szint D modelling in the terrestrial.
Advertisements

„Songlish” How not to be a „Bicky Chewnigh”. Lehet zöld az ég…
Az Audi Hungaria elvárásai és részvétele a magyar regionális repülőterek fejlesztésében Chicfarm Green Manifesto: -Do you have a farm in your house? -Can.
Számold meg a fekete pontokat!
Grafika. 2 Mértékek és koordináta rendszer Használjuk a RGB és QBColor függvényeket a színekhez Grafika létrehozása Load/change picture futási időben.
Fullerének és szén nanocsövek előadás fizikus és vegyész hallgatóknak (2011 tavaszi félév – április 4.) Kürti Jenő Koltai János (helyettesítés) ELTE Biológiai.
FULLERÉNEK ÉS SZÉN NANOCSÖVEK
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN)
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN) előadás fizikus és kémikus hallgatóknak (2013. tavaszi félév – április 16.) Kürti Jenő ELTE.
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN)
Kémiatörténeti kiselőadás Kocsis Dorina
Ellenőrző kérdések a)Auto-indexing enabled b)Auto-indexing disabled c)Nem eldönthető 1.
Krizsán Zoltán.  Ha az algoritmus sokáig dolgozik,  de el akarjuk kerülni a „fagyást”.  Kisebb a költsége, mint az új folyamatnak.  Programozás szempontjából.
Térelemek ábrázolása hatiránypontos perspektívában
Majdnem a teljes tér leképezése körlemezekre
LHC – a harmadik évezred részecskefizikája Vesztergombi György Paks Május 31.
A kiskorúak védelmének etikai dilemmái
Elektroanalitikához segédábrák Az ábrák több, részben szerzői jogokkal védett műből, oktatási célra lettek kivéve. Csak az intranetre tehetők, továbbmásolásuk,
Sims-1 This chapter is about Simson line. The question arises in connection with orthic triangles: from which points should we draw perpendicular lines.
Szervetlen és Fémorganikus Kémiai, Anyag- és Molekulaszerkezeti Munkabizottságok, Eger-Demjén, márc Fogarasi Géza ELTE Kémiai Intézet,
Szén nanocsövek vizsgálata
Készült az ERFP – DD2002 – HU – B – 01 szerzősésszámú projekt támogatásával Chapter 3 / 1 C h a p t e r 3 Stability Functions.
Nanocsövek állapotsűrűségének kísérleti vizsgálata Veres Miklós MTA SZFKI
Nanocsövek optikai tulajdonságai II: izolált nanocsövek fotolumineszcenciája Tóth Sára MTA SZFKI január 31.
FULLERÉNEK ÉS SZÉN NANOCSÖVEK
2014BME. Mi is az az AIESEC? Hallgatók által vezetett nemzetközi non-profit szervezet Mintegy aktív tag 113 ország 2 fő profil – Tagok fejlesztése.
Többtáblás lekérdezések, hierarchikus lekérdezések, allekérdezések
Félvezető, királis nanocsövek rezgési spektruma … avagy a helikális szimmetria dicsérete Koltai János Biológiai Fizika Tanszék, március 13.
Topological phase transitions in equilibrium network ensembles Collegium Budapest, June 2004 Networks and Risks Thematic Institute How do the properties.
BUDAPESTI SZKEPTIKUS KONFERENCIA Az ORTT állásfoglalása: „A Panaszbizottság egyhangú megítélése szerint a tudomány kontra ezotéria kérdéskörének.
FULLERÉNEK ÉS SZÉN NANOCSÖVEK előadás fizikus és vegyész hallgatóknak (2008 tavaszi félév – április 16.) Kürti Jenő ELTE Biológiai Fizika Tanszék
FULLERÉNEK ÉS SZÉN NANOCSÖVEK előadás fizikus és vegyész hallgatóknak (2006 tavaszi félév) Kürti Jenő ELTE Biológiai Fizika Tanszék
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN)
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN) előadás fizikus és kémikus hallgatóknak (2015. tavaszi félév – február 16.) Kürti Jenő ELTE.
FULLERÉNEK ÉS SZÉN NANOCSÖVEK előadás fizikus és vegyész hallgatóknak (2007 tavaszi félév – május 16.) Kürti Jenő ELTE Biológiai Fizika Tanszék
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN) előadás fizikus és kémikus hallgatóknak (2014. tavaszi félév – február 14.) Kürti Jenő ELTE.
ATM VONATKOZÁSÚ ESEMÉNYEK KBSZ SZAKMAI NAPOK- REPÜLÉS Siófok, április 8. Pál László balesetvizsgáló.
1 From building roads to building society Federation for the Development of Community Participation 2012.
Mikro- és nanotechnológia Vékonyréteg technológia és szerepe a CRT gyártásban Balogh Bálint szeptember 21.
„Tisztább kép” – együttműködési program Az új szintetikus drogok feltérképezéséért 2 nd European Workshop – ’Breaking the Drug Cycle’ project Budapest,
2009.IV.30.Argumentation techniques 1 Non-mirrorable argumentation techniques in English Analysis of theological texts aiming persuasion effects László.
SZÉN NANOSZERKEZETEK SZÉN NANOCSÖVEK I. előadás fizikus és kémikus hallgatóknak (2015. tavaszi félév – május 4.) Kürti Jenő ELTE Biológiai Fizika Tanszék.
Előrelépés a digitális akadémiai világban Béky Endre Elsevier 2006 október 18.
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN) előadás fizikus és kémikus hallgatóknak (2015. tavaszi félév – február 9.) Kürti Jenő ELTE Biológiai.
The Role of Primary Dealers in the Financing of the Budget in the First Half of
Simon Péter főtitkár Bolyai János Matematikai Társulat
“Tudásmegosztás és szervezeti problémamegoldás a mesterséges intelligencia korában” Levente Szabados Technológiai Igazgató.
A centrális határeloszlás tétel
Survey on competitiveness
Számítógépes grafika Bevezetés
"Shoes on the Danube Bank”
XDSL hálózatok tervezése 9. Előadás
Miklós Kóbor Department of Geophysics & Space Sciences,
Transzformációk Szirmay-Kalos László.
Inverter applications
Vizualizáció és képszintézis
Ruletták a Minkowski síkon
Villogó delay függvény használata nélkül
FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD c. egyetemi docens
Polymer Theory Why are we looking at polymer theory?
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN)
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN)
egyetemi docens, tanszékvezető, KJE
Basic nositons of hearing and psychoacousics
SZÉN NANOSZERKEZETEK (FULLERÉNEK, SZÉN NANOCSÖVEK, GRAFÉN)
„Networking and participation – for the more effective representation of the interest of people experiencing poverty Getting funding from the European.
Számold meg a fekete pontokat!
Remembering 9/11. 9/11/01 19 Terrorists hijacked four planes. The intended targets were: –Twin Towers (North and South) –The Pentagon –Washington D.C.
This table is avarage! Read instructions below!
CARBON NANOSTRUCTURES (Fullerenes, Carbon Nanotubes, Graphene)
Előadás másolata:

Fullerének és szén nanocsövek előadás fizikus és vegyész hallgatóknak (2011 tavaszi félév – április 4.) Kürti Jenő Koltai János (helyettesítés) ELTE Biológiai Fizika Tanszék

Ch kiralitási („felcsavarási”) vektor 6 3 Ch = n·a1+m·a2 ; pl. (n,m)=(6,3) 2

3

4

ELEKTROMOS TULAJDONSÁGOK 5

Félvezetők vagy fémesek n - m = 3q (q: egész): fémes n - m  3q (q: egész): félvezető

ZONE FOLDING METHOD („ZÓNAHAJTOGATÁS”) 7

TB Band Structure of 2D Graphene conduction band || zone folding valence band ac zz M G K (from McEuen’s website) METAL: n-m = 3q 8

E±(k) = γ0 3 + 2cosk · a1 + 2cosk · a2 + 2cos k · (a1 − a2) pz σ σ σ G K tight binding (nearest neighbour) M E±(k) = γ0 3 + 2cosk · a1 + 2cosk · a2 + 2cos k · (a1 − a2) Contour plot of the electronic band structure of graphene. Eigenstates at the Fermi level are black; white marks energies far away from the Fermi level. The inset shows the valence (dark) and conduction (bright) band around the K points of the Brillouin zone. The two bands touch exactly at K in a single point. 9

10

tube axis 11

a) Allowed k lines of a nanotube in the Brillouin zone of graphene. b) Expanded view of the allowed wave vectors k around the K point of graphene. k is one allowed wave vector around the circumference of the tube; kz is continuous. The open dots are the points with kz = 0; they all correspond to the Γ point of the tube. 12

k·c = (k  +k z)·c = k  ·(n1·a1 + n2·a2) = 2π·q 13

kK·c = 1/3 ·(k1 – k2) ·(n1·a1 + n2·a2) = 1/3 ·(n1 – n2) ·2π k·c = k·(n1·a1 + n2·a2) = 2π·q kK = 1/3 ·(k1 – k2) !!! kK·c = 1/3 ·(k1 – k2) ·(n1·a1 + n2·a2) = 1/3 ·(n1 – n2) ·2π ki·aj = 2πδij 14

Van Hove szingularitás

Band structure and density of states of a zigzag nanotube Band structure and density of states of a zigzag nanotube. The band-to-band transition picture to describe the optical properties finds that transitions between symmetrically lying pairs of valence and conduction bands contribute most to the absorption. The transition energies are labeled Eii were i indexes the bands by their separation from the Fermi level (set to zero). 16

(17,0) cikk-cakk cső 2,4eV Félvezető

(18,0) cikk-cakk cső Fémes

(10,10) karosszék cső Fémes

(14,6) királis cső Félvezető

(16,1) királis cső Fémes

22

Kataura plot 11 22 11 23

(a) Kataura plot: transition energies of semiconducting (filled symbols) and metallic (open) nanotubes as a function of tube diameter. (Calculated from the Van-Hove singularities in the joint density of states within the third-order tight-binding approximation.) (b) Expanded view of the Kataura plot highlighting the systematics in (a). The optical transition energies follow roughly 1/d for semiconducting (black) and metallic nanotubes (grey). The V-shaped curves connect points from selected branches (2n+m = 22, 23 and 24). For each nanotube subband transition Eii it is indicated whether the ν = −1 or the +1 family is below or above the 1/d average trend. Squares (circles) are zigzag (armchair) nanotubes. 24

triad structure of zigzag tubes x triad structure of zigzag tubes 1/d (due to trigonal warping) n=3i+1 n=3i+2 n=3i M K G n mod3 = 0 n mod3 = 1 n mod3 = 2 25

trigonal warping K 26

Lines of allowed k vectors for the three nanotube families on a contour plot of the electronic band structure of graphene (K point at center). (a) metallic nanotube belonging to the ν = 0 family (b) semiconducting −1 family tube (c) semiconducting +1 family tube Below the allowed lines the optical transition energies Eii are indicated. Note how Eii alternates between the left and the right of the K point in the two semiconducting tubes. The assumed chiral angle is 15◦ for all three tubes; the diameter was taken to be the same, i.e., the allowed lines do not correspond to realistic nanotubes. 27

Kis átmérőjű szén nanocsövek (görbületi effektusok) 28

NEM MOTIVÁCIÓ FELMERÜLŐ KÉRDÉS: Lehetővé vált kis átmérőjű nanocsövek előállítása: - HiPco ( 0.8 nm) - CoMocat ( 0.7 nm) - DWNTs, borsók (peapods) melegítésével ( 0.6 nm) - növesztés zeolit csatornákban ( 0.4 nm) FELMERÜLŐ KÉRDÉS: A KIS ÁTMÉRŐJŰ CSÖVEK TULAJDONSÁGAI (geometria, sávszerkezet, rezgési frekvenciák stb) KÖVETIK-E A NAGY ÁTMÉRŐJŰ CSÖVEKÉT? grafénból „zónahajtogatás”-sal NEM 29

High-Pressure CO method (HiPco) diameter down to  0.7 nm M. J. Bronikowski et al., J. Vac. Sci. Technol. A 19, 1800 (2001) 30

double-walled carbon nanotubes peapods heating double-walled carbon nanotubes inner tube diameter down to  0.5 nm S.Bandow et al., CPL 337, 48 (2001) 31

SWCNT in zeolite channel (AFI) (dSWCNT 0.4 nm) Al or P O picture from Orest Dubay J.T.Ye, Z.M.Li, Z.K.Tang, R.Saito, PRB 67 113404 (2003) 32

FIRST PRINCIPLES CALCULATIONS DFT: LDA G. Kresse et al FIRST PRINCIPLES CALCULATIONS DFT: LDA plane wave basis set, cutoff: 400 eV Wien Budapest Lancaster 33

arrangement: tetragonal (hexagonal for test) distance between tubes: l = 0.6 nm (1.3 nm for test) hexa tetra 34

d c building block bond lengths bond angles (4,2) 56 atoms r1 r2 r3 q1 35

ideal hexagonal lattice tube axis ideal hexagonal lattice 36

c decreases tube axis d increases 37

extra bond misalignment tube axis extra bond misalignment 38

GEOMETRY OPTIMIZATION 39

diameter 40

1/d vs 1/d0 DFT optimized diameter .  ZZ  AC  CH 1/d (nm-1) 1/d0 (nm-1) r0 = 0.1413 nm 41

(d-d0)/d0 vs 1/d0 relative change .  ZZ  AC  CH (d-d0)/d0 (%) 1/d0 (nm-1) (9,0) : 1.06 ± 0.01 % r0 = 0.1413 nm 42

(d-d0)/d0 vs 1/d0 relative change .  ZZ  AC  CH (d-d0)/d0 (%) 1/d0 (nm-1) (9,0) : 1.06 ± 0.01 % r0 = 0.1413 nm 43

length of the unit cell 44

unit cell lengths vs 1/d0 relative change .  ZZ  AC  CH (c-c0)/c0 (%) 1/d0 (nm-1) (9,0) : -0.05 ± 0.01 % r0 = 0.1413 nm ZZ triads 45

bond lengths 46

(r1-r0)/r0 vs 1/d relative change .  ZZ  AC  CH (r1-r0)/r0 (%) 1/d (nm-1) (9,0) : -0.32 ± 0.004 % r0 = 0.1413 nm ZZ triads 47

(r2-r0)/r0 vs 1/d relative change .  ZZ  AC  CH (r2-r0)/r0 (%) 1/d (nm-1) r0 = 0.1413 nm ZZ triads 48

bond angles 49

bond angle q1 vs 1/d0 DFT optimized .  ZZ  AC  CH q1 (deg) 1/d0 (nm-1) r0 = 0.1413 nm 50

pyramidalization or s-p rehybridization S.Niyogi et al., Acc. Chem. Res. 35, 1105 (2002) 51

pyramidalization angle qP vs 1/d DFT optimized C60: 11.6°  ZZ  AC  CH qP (deg) 1/d0 (nm-1) r0 = 0.1413 nm 52

SÁVSZERKEZET 53

TB vs DFT sávszerkezet (10,10)

(6,5) - DFT (6,5) 55

zigzag chiral  1/d  1/d 56 ZF-TB DFT (11,0) (10,0) (14,0) (8,0) (13,0) (16,0) (17,0) (20,0) (19,0) (4,0) (5,0) (7,0) ZF-TB DFT  1/d chiral (4,3) (5,3) (6,4) (6,2) (4,2) (3,2) (6,1) (5,1) 56

(5,0) királis cső fémes ZF-TB: Eg = 2.3 eV DFT: Eg = 0 ! s* - p* 57

zigzag chiral  1/d  1/d 58 ZF-TB DFT (11,0) (10,0) (14,0) (8,0) (13,0) (16,0) (17,0) (20,0) (19,0) (4,0) (5,0) (7,0) ZF-TB DFT  1/d chiral (4,3) (5,3) (6,4) (6,2) (4,2) (3,2) (6,1) (5,1) 58

ZF-TB METALLIC non-armchair: zigzag, chiral K tube axis dkF  kF - kF (d) = f(1/d2) dkF Másodlagos gap megjelenése 59

Másodlagos gap a (6,3) csőben 60

secondary gap in (7,1) 0.14 eV 61

Nagyobb átmérőn nincs ilyen

ZF-TB METALLIC armchair K tube axis dkF  kF - kF (d) = f(1/d2) Nincs másodlagos gap dkF 63

(6,6) F dkF (4,4) F dkF kF (d)=2/3 64

AC (11,11) (10,10) (9,9) (8,8) (7,7) (6,6) (5,5) (4,4) (3,3) 65