FULLERÉNEK ÉS SZÉN NANOCSÖVEK előadás fizikus és vegyész hallgatóknak (2008 tavaszi félév – április 16.) Kürti Jenő ELTE Biológiai Fizika Tanszék virag.elte.hu/kurti

Szén nanocsövek

HOSSZ  1–100 μm de már állítottak elő 1-2 cm hosszúságút is ! ÁTMÉRŐ  1–1,5 nm 1 nm = 10 –9 m = 0, m SZÉNATOMOK HATSZÖGES RÁCSA EGY HENGERPALÁSTON Kb 50 ezerszer vékonyabb egy hajszálnál !

SZÉN NANOCSÖVEK KÜRTI JENŐ

S.Iijima, Nature 354, 56 (1991) MWCNT sokfalú (koncentrikus) szén nanocsövek felfedezése (TEM)

From:

SWCNT egyfalú nanocsövek előállítása Thess et al., Science 273, 483 (1996) +1% Ni, Co

5 nm

 1,4 nm

10 nm CVD módszerrel történő előállítás (chemical vapor deposition)

SEM image of 250 square, 130 micron tall blocks of aligned multi-wall nanotubes. 5 nm of Iron was evaporated with a shadow mask on porous silicon and grown at 700º C in Ethylene.

CUED Patterned catalyst gives selective growth Patterned Growth

d (nm) σ (nm) length laser ablation medium arc discharge medium CVD (strongly varying depending on catalyst and growth conditions) HiPCo medium CoMoCat medium alcohol medium zeolites 0.4 − short cm tubes 1.4 − ultralong supergrowth long Typical diameters for carbon nanotubes grown by different growth methods. σ is the standard deviation of a Gaussian diameter distribution. The length is categorized as short (below 100 nm), medium ( nm) and long (above 1μm). A special, ultralong case is the 4 cm nanotube. The “special” tubes types (HiPCo, CoMocat etc.) are all grown by CVD related processes.

(c) Water-assisted CVD growth carbon nanotubes of high purity and length. The nanotube mat is shown next to the head of a matchstick. (d) A patterned substrate allows to grow carbon nanotubes in pre-defined places as shown with this SEM picture. The inset shows an expanded view of one of the pillars. „SUPERGROWTH”

karosszék (armchair) cikk-cakk (zig-zag) királis (chiral)

akirális (karosszék) királis

Szén nanocső (elvi!) származtatása grafit sík (grafén) feltekeréséből

(6,5) 6 5 slide from Ado Jorio, 2005

(0,0) C h = (10,0) Wrapping (10,0) SWNT (zigzag) a1a1 a2a2 x y

(0,0) C h = (10,0) Wrapping (10,0) SWNT (Animation) a1a1 a2a2 x y

(0,0) C h = (10,10) Wrapping (10,10) SWNT (armchair) a1a1 a2a2 x y

(0,0) C h = (10,10) Wrapping (10,10) SWNT (Animation) a1a1 a2a2 x y

(0,0) C h = (10,5) Wrapping (10,5) SWNT (chiral) a1a1 a2a2 x y

(0,0) C h = (10,5) Wrapping (10,5) SWNT (Animation) a1a1 a2a2 x y

C h kiralitási („felcsavarási”) vektor C h = n·a 1 +m·a 2 ; pl. (n,m)=(6,3) 6 3

(10,5) (10,10) királis akirális (karosszék) a1a1 a2a2 movies downloaded from homepage of Dr Shigeo Maruyama a1a1 a2a2 C h kiralitás („feltekerési”) vektor = n·a 1 + m·a 2

PÁSZTÁZÓ ERŐ MIKROSZKÓP Atomic Force Microscope

AFM GRAFIT 1 Å = 0,1 nm = 10 –10 m = 0, m

AFM GRAFIT

Pásztázó alagútmikroszkóp (STM) felvételek egyfalú szén nanocsőről (11,7) 1,4 nm

cikk-cakk királis karosszék