纳米级的等离子体化学使得快速,尺寸选择性的纳米管核化成为可能
Kostya Ken Ostrikov1, Hamid Mehdipour
1Plasma Nanoscience Centre Australia (PNCA), CSIRO Materials Science and Engineering, P.O. Box 218, Lindfield, New South Wales 2070, Australia. Kostya.Ostrikov@csiro.au
Journal of the American Chemical Society
|February 4, 2012
概括
增强等离子体的化学蒸气沉积 (CVD) 能够在低温下快速,大小选择性地核化单壁碳纳米管 (SWCNT). 纳米级反应性等离子体化学 (NRPC) 控制SWCNT生长,为材料合成提供了一种新方法.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 控制单壁碳纳米管 (SWCNT) 核和生长对于它们的应用至关重要.
- 传统的热化学蒸汽沉积 (CVD) 方法在低温下实现精确控制SWCNT大小和性时面临挑战.
- 由于独特的等离子体-表面相互作用,等离子体增强的CVD (PECVD) 提供了新的合成路径的潜力.
研究的目的:
- 为了证明使用PECVD在低,与设备兼容的温度下快速,窄尺寸/奇拉性核化SWCNT的可行性.
- 阐明纳米级反应性血化学 (NRPC) 在控制SWCNT核化的作用.
- 开发一个预测框架,将过程参数与SWCNT核化特征联系起来.
主要方法:
- 进行了多相,多尺度的数值实验,以模拟PECVD中的SWCNT核化.
- 计算了三维过程参数图,以分析纳米管化时间.
- 该研究调查了血和前体气体参数对NRPC和SWCNT形成的影响.
主要成果:
- 与热CVD相比,PECVD在较低的温度下促进了显著更快的薄SWCNT核化.
- 在催化剂纳米粒子上的独特NRPC增强了不同大小和奇拉度的SWCNT核化时间的选择性.
- 计算的参数图准确地解释实验观测,并将过程条件与核化结果联系起来.
结论:
- PECVD中的纳米级反应性等离子体化学使SWCNTs的可控低温核化成为可能.
- 使用快速响应等离子体的时间编程动力学方法可以实现大小选择性,狭窄性核和SWCNTs的生长.
- 这种方法可以适应各种纳米结构和材料的合成.
