Name: simultaneous synthesis of single-walled carbon nanotubes and graphene in a magnetically-enhanced arc plasma
Uploaded: 2012-02-02T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door NSF / DOE Partnership in Plasma Science and Technology (NSF Grant No cbet-0853777 en DOE Grant No DE-SC0001169), STTR Fase I-project (NSF STTR FASE I No.1010133). De auteurs willen graag de PPPL Offsite Research Program ondersteund door het Bureau van Fusion Energy Sciences voor de ondersteuning van arc experimenten bedanken.

1. Anode voorbereiding <ol><li> Schaal nikkelpoeder (99,8%, 300 mesh) en yttrium poeder (99,9%, 40 mesh) op basis van de molaire radio van 4.2:1 als katalysator poeder. </li><li> Meng de katalysator poeder met grafiet poeder (99,9995%, 200 mesh) erg goed. Vul de gemengde poeder in holle staaf grafiet (5 mm buitendiameter, 2,5 mm binnendiameter en 75 mm lengte) stevig aan. Zorg ervoor dat de totale molaire radio van C: Ni: Y in anode rod is 94.8:4.2:1, dat is een optimale verhouding te SWCNT 9 synthetiseren....

<ol>
	<li>Dai, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+transport+properties+and+field+effect+transistors+of+carbon+nanotubes.">Electrical transport properties and field effect transistors of carbon nanotubes.</a> Nano. 1, 1-13 (2006).</li><li>Lai, K. W. C., Xi, N., Fung, C. K. M., Chen, H. Z., Tarn, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+the+band+gap+of+carbon+nanotube+for+infrared+sensors.">Engineering the band gap of carbon nanotube for infrared sensors.</a> Applied Physics Letters. 95, 221107-221107 (2009).</li><li>Gabor, N. M., Zhong, Z. H., Bosnick, K., Park, J., McEuen, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extremely+Efficient+Multiple+Electron-Hole+Pair+Generation+in+Carbon+Nanotube+Photodiodes.">Extremely Efficient Multiple Electron-Hole Pair Generation in Carbon Nanotube Photodiodes.</a> Science. 325, 1367-1371 (2009).</li><li>Liu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+storage+in+single-walled+carbon+nanotubes+at+room+temperature.">Hydrogen storage in single-walled carbon nanotubes at room temperature.</a> Science. 286, 1127-1129 (1999).</li><li>Keidar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic-field-enhanced+synthesis+of+single-wall+carbon+nanotubes+in+arc+discharge.">Magnetic-field-enhanced synthesis of single-wall carbon nanotubes in arc discharge.</a> Journal of Applied Physics. 103, 094318-094318 (2008).</li><li>Li, J., Volotskova, O., Shashurin, A., Keidar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+Diameter+Distribution+of+Catalyst+Nanoparticles+in+Arc+Discharge.">Controlling Diameter Distribution of Catalyst Nanoparticles in Arc Discharge.</a> Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 11, 10047-10052 (2011).</li><li>Volotskova, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailored+Distribution+of+Single-Wall+Carbon+Nanotubes+from+Arc+Plasma+Synthesis+Using+Magnetic+Fields.">Tailored Distribution of Single-Wall Carbon Nanotubes from Arc Plasma Synthesis Using Magnetic Fields.</a> Acs. Nano. 4, 5187-5192 (2010).</li><li>Volotskova, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-step+synthesis+and+magnetic+separation+of+graphene+and+carbon+nanotubes+in+arc+discharge+plasmas.">Single-step synthesis and magnetic separation of graphene and carbon nanotubes in arc discharge plasmas.</a> Nanoscale. 2, 2281-2285 (2010).</li><li>Farhat, S., Scott, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+the+arc+process+modeling+for+fullerene+and+nanotube+production.">Review of the arc process modeling for fullerene and nanotube production.</a> Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 6, 1189-1210 (2006).</li><li>Keidar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increasing+the+length+of+single-wall+carbon+nanotubes+in+a+magnetically+enhanced+arc+discharge.">Increasing the length of single-wall carbon nanotubes in a magnetically enhanced arc discharge.</a> Applied Physics Letters. 92, 043129-043129 (2008).</li><li>Ferrari, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectrum+of+graphene+and+graphene+layers.">Raman spectrum of graphene and graphene layers.</a> Physical Review Letters. 97, 187401-187401 (2006).</li></ol>

In de video snapshots in figuur 1b en 1d, voor het geval dat de interelectrode gat werd geplaatst op een afstand van ongeveer h = 75 mm van de onderkant van de permanente magneet, moet worden opgemerkt dat de verandering van de magneet positie (we magneet verschuiving getest langs de z-as en draaien van de magneet over) resulteert in een afwijking van boog straal stroming in x-richting die overeenkomt met de richting van J × B van kracht geïllustreerd in figuur 1c. Er...

Tabel van specifieke reagentia en apparatuur: <table border="1"><tbody><tr><th> Naam van het reagens </th><th> Vennootschap </th><th> Catalogus nummer </th><th> Commentaar (optioneel) </th></tr><tr><td> Methanol </td><td> Acros Organics </td><td> 423950010 </td><td></td></tr><tr><td> Nikkelpoeder </td><td> Alfa Aesar </td><td> 10581 </td><td></td></tr><tr><td> Yttrium poeder </td><td> Acros Organics </td><td> 318060050 </td><td></td></tr><tr><td> Grafietpoeder </td><td> Alfa Aesar </td><td> 40799 </td><td></td></tr><tr><td> Holle grafiet staaf </td><td> Saturn Industries </td><td> POCO EDM 3 </td><td></td></tr><tr><td> Permanente magneet </td><td> McMaster-Carr </td><td> 57315K51 </td><td></td></tr><tr><td> Molybdeen vel </td><td> Dingqi Sci. en Tech. </td><td> 080504-11 </td><td></td&gt; </tr><tr><td> Ultrasone dismembrator </td><td> Fisher Scientific </td><td> Model 150T </td><td></td></tr><tr><td> Hall-effect gaussmeter </td><td> AI </td><td> Model 100 </td><td></td></tr><tr><td> Lassen voeding </td><td> Miller Electric </td><td> Gold Star 600SS </td><td></td></tr><tr><td> Vacuümpomp </td><td> J / B </td><td> DV-85N </td><td></td></tr><tr><td> SEM </td><td> Zeiss </td><td> LEO 1430VP </td><td></td></tr><tr><td> TEM </td><td> JEOL </td><td> 1200 EX </td><td></td></tr><tr><td> Raman </td><td> Horiba </td><td> HR800 </td><td></td></tr></tbody></table>

simultaneous synthesis of single-walled carbon nanotubes and graphene in a magnetically-enhanced arc plasma

Koolstofnanostructuren zoals single-walled carbon nanotubes (SWCNT) en grafeen trekken een stortvloed van belangstelling van geleerden tegenwoordig als gevolg van hun zeer veelbelovende toepassing voor moleculaire sensoren, field effect transistor en super dunne en flexibele elektronische apparaten 1-4. Anodische boogontlading ondersteund door de erosie van de anode materiaal is een van de meest praktische en efficiënte methoden, die specifieke niet-evenwichts processen en een hoge instroom van carbon materiaal kan leveren aan de ontwikkeling van structuren op een relatief hogere temperatuur, en dus ook de as- gesynthetiseerde producten hebben enkele structurele gebreken en beter kristalliniteit. Om verdere verbetering van de beheersbaarheid en de flexibiliteit van de synthese van koolstof nanostructuren in boogontlading, kunnen magnetische velden worden toegepast tijdens de synthese werkwijze volgens de sterke magnetische respons van de boog plasma&#39;s. Er werd aangetoond dat de magnetisch-enhanced boog DischARGE kan de gemiddelde lengte van SWCNT 5, het verkleinen van de diameter verdeling van metalen katalysator deeltjes en koolstof nanobuisjes 6, en verander de verhouding van metalen en halfgeleidende koolstof nanobuisjes 7, evenals leiden tot grafeen synthese 8. Bovendien is het de moeite waard om op te merken dat wanneer we een niet-uniform magnetisch veld te introduceren met de component loodrecht op het stroom in boog, de Lorentz-kracht langs de J × B richting kan de plasma jet te genereren en maak effectieve levering van koolstof-ion deeltjes en warmtestroom naar monsters. Als gevolg hiervan werden op grote schaal grafeen vlokken en hoogzuivere single-walled carbon nanotubes tegelijkertijd gegenereerd door dergelijke nieuwe magnetisch verbeterde anodische boog methode. Arc imaging, scanning elektronenmicroscoop (SEM), werden transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) en Raman spectroscopie ingezet om de karakterisering van koolstof nanostructuren te analyseren. Deze bevindingen wijzen op eenbrede spectrum van mogelijkheden om te manipuleren met de eigenschappen van nanostructuren geproduceerd in plasma door middel van het controleren van de boog voorwaarden.

Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma at JoVE.com

Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma

Anodische boogontlading is een van de meest praktische en efficiënte methoden om diverse koolstofnanostructuren synthetiseren. Ter verhoging van de boog beheersbaarheid en flexibiliteit, was een niet-uniform magnetisch veld kennis met de een-staps synthese van grootschalige grafeen vlokken en hoogzuivere single-walled carbon nanotubes proces.

Gelijktijdig Synthese van enkelwandige koolstof nanobuisjes en grafeen in een magnetisch-enhanced Arc Plasma

Carbon nanostructures such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and graphene attract a deluge of interest of scholars nowadays due to their very ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Grafeen Coatings voor Biomedische implantaten

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with ...

Localization and Relative Quantification of Carbon Nanotubes in Cells with Multispectral Imaging Flow Cytometry

Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich ...

Synthesis of an Intein-mediated Artificial Protein Hydrogel

Synthese van een inteïne gemedieerde Kunstmatige Protein Hydrogel

We present the synthesis of a highly stable protein hydrogel mediated by a split-intein-catalyzed protein trans-splicing reaction. The building blocks of ...

Hydrogel Nanoparticle Harvesting of Plasma or Urine for Detecting Low Abundance Proteins

Hydrogel Nanoparticle Oogsten van plasma of urine voor het opsporen van Low Overvloed Eiwitten

Novel biomarker discovery plays a crucial role in providing more sensitive and specific disease detection. Unfortunately many low-abundance biomarkers ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

Synthese van Keratine-gebaseerde Nanovezel voor Biomedische Technologie

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Engineering Molecular Recognition with Bio-mimetic Polymers on Single Walled Carbon Nanotubes

Engineering Moleculaire herkenning met Bio-mimetische Polymers op enkelwandige koolstof nanobuisjes

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the ...

Targeted Plasma Membrane Delivery of a Hydrophobic Cargo Encapsulated in a Liquid Crystal Nanoparticle Carrier

Gerichte plasmamembraan Levering van een hydrofobe Cargo ingekapseld in een Liquid Crystal nanodeeltjes Carrier

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. ...

DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers

DNA Nanotubes als een veelzijdig instrument om te studeren van Semiflexible polymeren

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of ...

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional Poly(&#949;-caprolactone) Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional PolyÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Âµ-caprolactone Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

Electrospinning schrijven van driedimensionale Poly(ε-caprolactone) steigers met controleerbare Morphologies voor Tissue Engineering toepassingen smelten

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology ...

Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions

Microhoneycomb monolieten bereid door de unidirectionele vriesdrogen van Cellulose Nanofiber gebaseerd Sols: methode en uitbreidingen

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb ...