Carbon nanotubes have many material

Carbon nanotubes have many material properties that make them attractive for applications. In the context of nanoelectronics, interest has focused on single-walled carbon nanotubes (SWNTs) because slight changes in tube diameter and wrapping angle, defined by the chirality indices (n, m), will shift their electrical conductivity from one characteristic of a metallic state to one characteristic of a semiconducting state, and will also change the bandgap. However, this structure-function relationship can be fully exploited only with structurally pure SWNTs. Solution-based separation methods yield tubes within a narrow structure range, but the ultimate goal of producing just one type of SWNT by controlling its structure during growth has proved to be a considerable challenge over the last two decades. Such efforts aim to optimize the composition or shape of the catalyst particles that are used in the chemical vapour deposition synthesis process to decompose the carbon feedstock and influence SWNT nucleation and growth. This approach resulted in the highest reported proportion, 55 per cent, of single-chirality SWNTs in an as-grown sample. Here we show that SWNTs of a single chirality, (12, 6), can be produced directly with an abundance higher than 92 per cent when using tungsten-based bimetallic alloy nanocrystals as catalysts. These, unlike other catalysts used so far, have such high melting points that they maintain their crystalline structure during the chemical vapour deposition process. This feature seems crucial because experiment and simulation both suggest that the highly selective growth of (12, 6) SWNTs is the result of a good structural match between the carbon atom arrangement around the nanotube circumference and the arrangement of the catalytically active atoms in one of the planes of the nanocrystal catalyst. We anticipate that using high-melting-point alloy nanocrystals with optimized structures as catalysts paves the way for total chirality control in SWNT growth and will thus promote the development of SWNT applications.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

คาร์บอนมีคุณสมบัติมากมายที่ทำให้น่าสนใจสำหรับการใช้งาน ในบริบทของนาโนอิเล็กทรอนิกส์ สนใจเน้นเดี่ยวคาร์บอน (SWNTs) เพราะการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเส้นผ่าศูนย์กลางท่อและตัดมุม กำหนด โดยดัชนี chirality (n, m), จะเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าของพวกเขาจากลักษณะอย่างหนึ่งของรัฐโลหะลักษณะอย่างหนึ่งของรัฐโลหะ และจะเปลี่ยน bandgap อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์โครงสร้างฟังก์ชันนี้สามารถใช้ประโยชน์เต็มที่ ด้วยโครงสร้างบริสุทธิ์ SWNTs. วิธีใช้โซลูชันแยกวิธีผลผลิตหลอดภายในช่วงแคบโครงสร้างเท่านั้น แต่เป้าหมายสูงสุดของผลิต SWNT ชนิดหนึ่งโดยการควบคุมโครงสร้างในระหว่างการเจริญเติบโตได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องท้าทายมากกว่าสองทศวรรษ ความพยายามดังกล่าวจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพขององค์ประกอบหรือรูปร่างของอนุภาคเศษที่ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์สะสมไอสารเคมีในการย่อยสลายวัตถุดิบคาร์บอน และอิทธิพล SWNT nucleation และเจริญเติบโต วิธีการนี้ทำให้สัดส่วนรายงานที่สูงที่สุด ร้อยละ 55 ของ SWNTs chirality เดียวในตัวอย่างที่เป็นโต ที่นี่เราแสดงที่ SWNTs ของ chirality ที่เดียว, (12, 6), สามารถผลิตได้โดยตรง ด้วยความอุดมสมบูรณ์สูงกว่าร้อยละ 92 เมื่อใช้คะแนนทังสเตนโลหะผสม bimetallic nanocrystals เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ เหล่านี้ ซึ่งแตกต่างจากสิ่งอื่น ๆ ที่ส่งเสริมใช้เพื่อห่างไกล เช่นจุดหลอมเหลวสูงที่ว่า พวกเขารักษาโครงสร้างของผลึกในระหว่างกระบวนการสะสมไอสารเคมีได้ คุณลักษณะนี้ดูเหมือนว่าความสำคัญเนื่องจากการทดลองและจำลองทั้งแนะนำที่เติบโตอย่างสูงที่เลือก (12, 6) SWNTs เป็นผลจากการแข่งขันโครงสร้างดีระหว่างการจัดเรียงอะตอมคาร์บอนเส้นรอบวงท่อนาโนและการจัดเรียงของอะตอมในหนึ่งในเครื่องบินเศษ nanocrystal catalytically ใช้งาน เราคาดหวังว่า ใช้โลหะผสมสูงละลายจุด nanocrystals กับปรับโครงสร้าง ตามสิ่งที่ส่งเสริมปูทางสำหรับรวม chirality ควบคุม SWNT โต และจึงจะส่งเสริมการพัฒนาโปรแกรมประยุกต์ SWNT

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ท่อนาโนคาร์บอนมีคุณสมบัติของวัสดุหลายอย่างที่ทำให้พวกเขาน่าสนใจสำหรับการใช้งาน ในบริบทของ nanoelectronics ดอกเบี้ยได้มุ่งเน้นไปที่เดียวผนังท่อนาโนคาร์บอน (SWNTs) เพราะการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในเส้นผ่าศูนย์กลางท่อและมุมตัดที่กำหนดโดยดัชนี chirality (n, m) จะเปลี่ยนการนำไฟฟ้าของพวกเขาจากลักษณะของโลหะ รัฐให้เป็นหนึ่งในลักษณะของการเป็นรัฐกึ่งตัวนำและยังจะมีการเปลี่ยนแปลง bandgap แต่นี้ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่สามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่เท่านั้นที่มีโครงสร้าง SWNTs บริสุทธิ์ โซลูชั่นที่ใช้วิธีการแยกท่อผลผลิตอยู่ในช่วงแคบ ๆ โครงสร้าง แต่เป้าหมายสูงสุดของการผลิตเพียงหนึ่งชนิด SWNT โดยการควบคุมโครงสร้างของช่วงการเจริญเติบโตได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นความท้าทายอย่างมากในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา ความพยายามดังกล่าวมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพขององค์ประกอบหรือรูปร่างของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ไอสารเคมีสะสมในการย่อยสลายวัตถุดิบคาร์บอนและมีอิทธิพลต่อ SWNT นิวเคลียสและการเจริญเติบโต วิธีการนี้จะส่งผลให้สัดส่วนการรายงานสูงสุดร้อยละ 55 ของ SWNTs เดียว chirality ในตัวอย่างเป็นโต ที่นี่เราแสดงให้เห็นว่า SWNTs ของ chirality เดียว (12, 6) สามารถผลิตได้โดยตรงกับความอุดมสมบูรณ์สูงกว่าร้อยละ 92 เมื่อใช้ทังสเตนที่ใช้นาโนคริสตัลโลหะผสม bimetallic เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เหล่านี้ไม่เหมือนตัวเร่งปฏิกิริยาอื่น ๆ ที่ใช้เพื่อให้ห่างไกลได้เช่นจุดหลอมเหลวสูงที่พวกเขารักษาโครงสร้างผลึกของพวกเขาในระหว่างกระบวนการสะสมไอเคมี คุณลักษณะนี้ดูเหมือนว่าสิ่งสำคัญเนื่องจากการทดลองและการจำลองทั้งชี้ให้เห็นว่าการเจริญเติบโตสูงเลือกของ (12, 6) SWNTs เป็นผลมาจากการแข่งขันที่มีโครงสร้างที่ดีระหว่างการจัดเรียงอะตอมของคาร์บอนรอบรอบท่อนาโนและการจัดเรียงอะตอมที่ใช้งานแบบเร่งปฏิกิริยาในหนึ่งของ ระนาบของตัวเร่งปฏิกิริยา nanocrystal ที่ เราคาดหวังว่าการใช้นาโนคริสตัลโลหะผสมสูงจุดหลอมเหลวที่มีโครงสร้างที่ดีที่สุดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาปูทางสำหรับการควบคุม chirality รวมในการเจริญเติบโต SWNT จึงจะส่งเสริมการพัฒนาของการใช้งาน SWNT

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ท่อนาโนคาร์บอนมีหลายวัสดุ คุณสมบัติที่ทำให้พวกเขาน่าสนใจสำหรับโปรแกรมประยุกต์ ในบริบทของผู้ร่วมงาน ความสนใจได้มุ่งเน้น single-walled ท่อนาโนคาร์บอน ( swnts ) เพราะการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในเส้นผ่าศูนย์กลางท่อและตัดมุม , กําหนดโดย กศน. ดัชนี ( n , m ) จะเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าของพวกเขาจากลักษณะของรัฐโลหะหนึ่งลักษณะของสถานะกึ่งตัวนำและจะเปลี่ยน bandgap . อย่างไรก็ตาม ฟังก์ชันนี้สามารถใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่เท่านั้น ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างกับโครงสร้าง swnts บริสุทธิ์ . โซลูชั่นที่ใช้วิธีการแยกสกัดผลผลิตหลอดภายในโครงสร้างแคบช่วง แต่เป้าหมายสูงสุดของการผลิตเพียงหนึ่งชนิดของ swnt โดยการควบคุมโครงสร้างในระหว่างการเจริญเติบโตได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นสิ่งที่ท้าทายมากในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา ความพยายามดังกล่าวมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพองค์ประกอบ หรือรูปร่างของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในกระบวนการย่อยสลายซีวีดีการสังเคราะห์คาร์บอนวัตถุดิบและอิทธิพลขนาด swnt และการเจริญเติบโต วิธีการนี้ส่งผลให้มีสัดส่วนมากที่สุด ร้อยละ 55 ของ swnts กศน. เดี่ยวในที่ปลูกตัวอย่าง ที่นี่เราแสดงให้เห็นว่า swnts ของกศน. เดียว ( 12 , 6 ) , สามารถผลิตได้โดยตรง มีความอุดมสมบูรณ์กว่า 92 เปอร์เซ็นต์เมื่อใช้ทังสเตนโลหะผสม bimetallic ตาม nanocrystals เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เหล่านี้ ซึ่งแตกต่างจากอื่น ๆที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาดังนั้นไกล มีจุดหลอมเหลวสูงที่พวกเขารักษาโครงสร้างของพวกเขาในระหว่างกระบวนการสะสมไอเคมี . คุณลักษณะนี้ดูเหมือนว่าสิ่งสำคัญเนื่องจากการทดลองและการจำลองทั้งสองแสดงให้เห็นว่ามีความจำเพาะเจาะจงสูงการเจริญเติบโตของ ( 12 , 6 ) swnts เป็นผลดีโครงสร้างราคาระหว่างอะตอมของคาร์บอนนาโนทิวบ์จัดรอบรอบและการจัดเรียงของ catalytically ปราดเปรียวอะตอมในหนึ่งในระนาบของตัวเร่งปฏิกิริยา nanocrystal . เราคาดว่าการใช้ nanocrystals โลหะผสมจุดหลอมเหลวสูงที่มีประสิทธิภาพโครงสร้างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา paves วิธีการควบคุมได้ทั้งหมดในการเจริญเติบโตและ swnt จึงจะส่งเสริมการพัฒนาของโปรแกรม swnt .