FULLERÉNEK ÉS SZÉN NANOCSÖVEK előadás fizikus és vegyész hallgatóknak (2008 tavaszi félév – április 16.) Kürti Jenő ELTE Biológiai Fizika Tanszék e-mail:

Az előadások a következő témára: "FULLERÉNEK ÉS SZÉN NANOCSÖVEK előadás fizikus és vegyész hallgatóknak (2008 tavaszi félév – április 16.) Kürti Jenő ELTE Biológiai Fizika Tanszék e-mail:"— Előadás másolata:

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

2 Szén nanocsövek

3 HOSSZ  1–100 μm de már állítottak elő 1-2 cm hosszúságút is ! ÁTMÉRŐ  1–1,5 nm 1 nm = 10 –9 m = 0,000000001 m SZÉNATOMOK HATSZÖGES RÁCSA EGY HENGERPALÁSTON Kb 50 ezerszer vékonyabb egy hajszálnál !

4 SZÉN NANOCSÖVEK KÜRTI JENŐ

5

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

7

8

9 From: http://www.mfa.kfki.hu/nanodp/nanostr/detailed/results/2005/spray/index.html

10

11

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

13 5 nm

14  1,4 nm

15

16

17 10 nm CVD módszerrel történő előállítás (chemical vapor deposition)

18 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.

19

20 CUED Patterned catalyst gives selective growth Patterned Growth

21 d (nm) σ (nm) length laser ablation1.5 0.1 medium arc discharge1.5 0.1 medium CVD (strongly varying depending on catalyst and growth conditions) HiPCo 1.0 0.2 medium CoMoCat 0.7 0.1 medium alcohol 0.7 0.1 medium zeolites 0.4 − short cm tubes 1.4 − ultralong supergrowth 2.0 1.0 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 (100-1000 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.

22 (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”

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

24 akirális (karosszék) királis

25

26

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

28

29

30 (6,5) 6 5 slide from Ado Jorio, 2005

31 (0,0) C h = (10,0) Wrapping (10,0) SWNT (zigzag) a1a1 a2a2 x y

32 (0,0) C h = (10,0) Wrapping (10,0) SWNT (Animation) a1a1 a2a2 x y

33 (0,0) C h = (10,10) Wrapping (10,10) SWNT (armchair) a1a1 a2a2 x y

34 (0,0) C h = (10,10) Wrapping (10,10) SWNT (Animation) a1a1 a2a2 x y

35 (0,0) C h = (10,5) Wrapping (10,5) SWNT (chiral) a1a1 a2a2 x y

36 (0,0) C h = (10,5) Wrapping (10,5) SWNT (Animation) a1a1 a2a2 x y

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

38 (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

39 PÁSZTÁZÓ ERŐ MIKROSZKÓP Atomic Force Microscope

40 AFM GRAFIT 1 Å = 0,1 nm = 10 –10 m = 0,000 000 000 1 m

41 AFM GRAFIT

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

43

44 cikk-cakk királis karosszék