06.11.2006 R. Nesper Oslo Lectures Nanochemistry UIO 1 R. NESPER ETH ZÜRICH & COLLEGIUM HELVETICUM Carbon Nanotubes - CNTs 06.11.2006 R. Nesper Oslo Lectures Nanochemistry UIO 2 R. NESPER ETH ZÜRICH & COLLEGIUM HELVETICUM SWCNTs – Single Wall Carbon Nanotubes
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
1
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Carbon Nanotubes - CNTs
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
2
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
SWCNTs – Single Wall Carbon Nanotubes
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
3
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Carbon Nanotubes - Growth
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
4
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Carbon Nanotubes– Building Principles
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
5
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Carbon Nanotubes – Building Principle
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
6
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Carbon Nanotubes – Building Principle
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
7
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Carbon Nanotubes – Building Principles
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
8
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Dynamics of C-NTs
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
9
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Strength of CNTs
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
10
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Strength of CNTs
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
11
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
SWCNT – Plastic Deformation
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
13
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
C-Nanotubes - Forms
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
14
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Multiwalled Carbon Nanotubes
D ~ 0.34 nm
Synthesis below 500 oC
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
15
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
C-Nanotubes – Multiwall Connections
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
16
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Helices, Springs, Actuators
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
17
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Other new CNTs ?
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
18
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Building Faults, Properties, Electronics
5+7 ring => Diode
But contact resistance !!
Semicond. / metallic CNT transistor
But no control on helicity!!
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
19
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
T < 500 C
Low Temperature Syntheses of CNTs and Other C Nanoparticles
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
20
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Carbons – All Pasta and Infinite Set ?
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
21
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Low Temperature Syntheses of CNTsand Other C Nanoparticles
Fish bone structures
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
22
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Low Temperature Syntheses of CNTs
Fish bone structures
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
23
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Cones, Bamboos etc. A. Ivantchenko, R. Nesper
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
24
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Storage in CNTsIn a recent work of Baker and Rogriguez [1] indicate a very large specific hydrogen storage capacity in
carbon nanotubes (CNT`s) and in herringbone materials. Yet, these results have not been confirmed by any research group in the world [1,2,3,6,7,8], but nevertheless they gave rise to enhanced activity in the field of carbon-based hydrogen storage on the theoretical and on the experimental side.
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
25
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Baker & Rodriguez
65wt% !!???
M. Parrinello
max. 14wt%
H2 – Storage in C-NTs ? wrong !!
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
26
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Catalyst Patterning for Growth of CNTs
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
27
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Hierarchical Order – Aggregations
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
28
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Hierarchical Order – Carpets Predefined
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
29
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Hierarchical Order – Carpets etc.
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
30
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
(http://www.pa.msu. edu/cmp/csc/nanotube.hmtl)
Carbon Nanotubes Models
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
31
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Filling of Carbon Nanotubes
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
32
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Elastic strain
STM topography
Atomic resolution
Valence & conduction bands
SWT bundle
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
33
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Applications of CNTs - Thermocouple
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
34
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Tube-in-Tube
EF
EF
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
35
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Field Emission Displays
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
36
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
(C)NT-Applications
ion sensoractuator
Conductorrectifyertransitorsensor
nano tips
emission tip
??
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
37
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
C-NT Sensor •gases
•liquids
•solutionsSurface electron conductance
Adsorbed species
strongly change conductivity leads
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
38
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
New Carbons ?
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
39
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
GraphitT = 350 - 600°C
[CF]x, x=0.5 - 1
Derivates of Graphite
???
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
40
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
Exfoliate Graphite Intercalation Compounds?
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
41
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
MgB2
AlB2
MgB2C2
LiBC
Heterographites
???
06.11.2006 R. Nesper Oslo LecturesNanochemistry UIO
42
R. N
ES
PE
R
ET
H Z
ÜR
ICH
& C
OLL
EG
IUM
HE
LVE
TIC
UM
TheThe superconductingsuperconducting materialsmaterials demonstratedemonstrate a a zerozero electricalelectrical resistivityresistivity in a in a certaincertain rangerange of of temperaturetemperature, , currentcurrent and and magneticmagnetic fieldfield..