Nanosheet - Nanosheet

A nanosheet je dvojrozměrný nanostruktura s tloušťkou v měřítku od 1 do 100 nm.[1][2][3][4]

Typickým příkladem nanovrstvy je grafen, nejtenčí dvourozměrný materiál (0,34 nm) na světě.[5] Skládá se z jedné vrstvy atomů uhlíku s šestihranné mřížky.

Příklady a aplikace

Od roku 2017 Křemík nanosety se používají k prototypování budoucích generací malých (5 nm) tranzistory.[6]

Uhlíkové nanosety (z konopí) mohou být alternativou k grafen jako elektrody dovnitř superkondenzátory.[7]

Syntéza

3D topografický obraz AFM vícevrstvého nanosheet palladia na křemíkové destičce.[8]

Nejběžněji používané metody syntézy nanočástic používají přístup zdola nahoru, např. Preorganizaci a polymeraci na rozhraních, jako je Langmuir – Blodgettovy filmy,[9] syntéza fáze roztoku a chemická depozice par (CVD).[10] Například, CdTe (kadmium telurid ) nanosheety by mohly být syntetizovány srážením a stárnutím nanočástic CdTe v deionizované vodě.[11] Vytváření volně plovoucích nanočástic CdTe bylo způsobeno směrovým řízením hydrofobní přitažlivost a anizotropní elektrostatický interakce způsobené dipól moment a malé kladné náboje. Molekulární simulace prostřednictvím a hrubozrnný model s parametry od semi-empirického kvantová mechanika k prokázání experimentálního procesu lze použít výpočty.

Ultratenký monokrystal PbS (Vést síra ) archy s mikro měřítkem v rozměrech x-, y- lze získat pomocí horké fólie koloidní syntéza metoda.[12] Sloučeniny s lineárním chloralkany jako 1,2-dichlorethan obsahující chlór byly použity při tvorbě PbS desek. Ultratenké desky PbS pravděpodobně vznikly z orientovaného připojení nanočástic PbS dvourozměrným způsobem. Vysoce reaktivní fazety byly přednostně spotřebovány v procesu růstu, který vedl k plošnému růstu krystalů PbS.

Nanosheety lze také připravit při pokojové teplotě. Například šestihranný PbO (oxid olovnatý)) nanosety byly syntetizovány s použitím zlaté nanočástice jako semena při pokojové teplotě.[3] Velikost nanoplechu PbO lze vyladit pomocí zlatých NP a Pb2+
 koncentrace v růstovém roztoku. Žádné organické povrchově aktivní látky byly použity v procesu syntézy. Orientovaná příloha, ve které se listy tvoří agregací malých nanočástic, z nichž každá má síť dipólový moment,[13][14] a ostwaldovo zrání[15] jsou dva hlavní důvody pro vytvoření PbO nanosheets. Stejný proces byl pozorován pro nanočástice sulfidu železa.[16]

Uhlík nanosety byly vyrobeny pomocí průmyslových konopí lýková vlákna technikou, která zahrnuje zahřívání vláken na více než 350 ° F (180 ° C) po dobu 24 hodin. Výsledek je poté vystaven intenzivnímu teplu, které způsobí odlupování vláken do uhlíkové nanosy. To bylo použito k vytvoření elektrody pro a superkapacitor s elektrochemickými vlastnostmi „na stejné úrovni“ jako zařízení vyrobená pomocí grafen.[7]

Kovové nanosety byly také syntetizovány metodou založenou na řešení redukcí kovových prekurzorů, včetně palladia,[17] rhodium,[18] a zlato.[19]

Viz také

Reference

  1. ^ Coleman, J. N .; Lotya, M .; O'Neill, A .; Bergin, S. D .; King, P. J .; Khan, U .; Young, K .; Gaucher, A .; et al. (2011). „Dvojrozměrné nanočástice vyrobené kapalnou exfoliací vrstvených materiálů“. Věda. 331 (6017): 568–571. Bibcode:2011Sci ... 331..568C. doi:10.1126 / science.1194975. hdl:2262/66458. PMID  21292974.
  2. ^ Guo, Shaojun; Dong, Shaojun (2011). „Graphene nanosheet: syntéza, molekulární inženýrství, tenký film, hybridy a energetické a analytické aplikace“. Recenze chemické společnosti. 40 (5): 2644–2672. doi:10.1039 / C0CS00079E. PMID  21283849.
  3. ^ A b Zeng, Shuwen; Liang, Yennan; Lu, Haifei; Wang, Libo; Dinh, Xuan-Quyen; Yu, Xia; Ho, Ho-Pui; Hu, Xiao; Yong, Ken-Tye (2012). "Syntéza symetrických šestihranných PbO nanosheet pomocí nanočástic zlata". Materiály Dopisy. 67: 74–77. doi:10.1016 / j.matlet.2011.09.048.
  4. ^ Garcia, J. C .; de Lima, D. B .; Assali, L. V. C .; Justo, J. F. (2011). „Skupina IV Nanosheety podobné grafenu a grafanu“. J. Phys. Chem. C. 115 (27): 13242. arXiv:1204.2875. doi:10.1021 / jp203657w.
  5. ^ Geim, A. K. (2009). "Grafen: stav a vyhlídky". Věda. 324 (5934): 1530–1534. arXiv:0906.3799. Bibcode:2009Sci ... 324.1530G. doi:10.1126 / science.1158877. PMID  19541989.
  6. ^ IBM zjišťuje, jak vyrobit 5nm čipy. Červen 2017
  7. ^ A b „Mohly by konopné nanosety svrhnout grafen pro výrobu ideálního superkondenzátoru?“. acs.org. Americká chemická společnost. Citováno 14. srpna 2014.
  8. ^ Yin, Xi; Liu, Xinhong; Pan, Yung-Tin; Walsh, Kathleen A .; Yang, Hong (4. listopadu 2014). „Vícevrstvé ultratenké nanosheety palladia podobné Hanojské věži“. Nano dopisy. 14 (12): 7188–94. Bibcode:2014NanoL..14.7188Y. doi:10.1021 / nl503879a. PMID  25369350.
  9. ^ Payamyar, P .; Kaja, K .; Ruiz-Vargas, C .; Stemmer, A .; Murray, D. J; Johnson, C. J; King, B. T .; Schiffmann, F .; VandeVondele, J .; Renn, A .; Götzinger, S .; Ceroni, P .; Schütz, A .; Lee, L.-T .; Zheng, Z .; Sakamoto, J .; Schlüter, A. D. (2014). "Syntéza kovalentního monovrstevného listu fotochemickou antracenovou dimerizací na rozhraní vzduch / voda a jeho mechanická charakterizace pomocí AFM odsazení". Adv. Mater. 26 (13): 2052–2058. doi:10.1002 / adma.201304705. PMID  24347495.
  10. ^ Sreekanth, Kandammathe Valiyaveedu; Zeng, Shuwen; Shang, Jingzhi; Yong, Ken-Tye; Yu, Ting (2012). „Excitace povrchových elektromagnetických vln v Braggově mřížce na bázi grafenu“. Vědecké zprávy. 2: 737. Bibcode:2012NatSR ... 2E.737S. doi:10.1038 / srep00737. PMC  3471096. PMID  23071901.
  11. ^ Tang, Z .; Zhang, Z .; Wang, Y .; Glotzer, S. C .; Kotov, N. A. (2006). "Samosestavování CdTe nanokrystalů do volně plovoucích desek". Věda. 314 (5797): 274–278. Bibcode:2006Sci ... 314..274T. doi:10.1126 / science.1128045. PMID  17038616.
  12. ^ Schliehe, C .; Juarez, B. H .; Pelletier, M .; Jander, S .; Greshnykh, D .; Nagel, M .; Meyer, A .; Foerster, S .; et al. (2010). "Ultratenké desky PbS dvourozměrně orientovaným připevněním". Věda. 329 (5991): 550–553. arXiv:1103.2920. Bibcode:2010Sci ... 329..550S. doi:10.1126 / science.1188035. PMID  20671184.
  13. ^ Talapin, Dmitri V .; Ševčenko, Elena V .; Murray, Christopher B .; Titov, Alexey V .; Král, Petr (2007). „Interakce dipól-dipól v superlattách nanočástic“. Nano dopisy. 7 (5): 1213–1219. Bibcode:2007 NanoL ... 7.1213T. doi:10.1021 / nl070058c. PMID  17397231.
  14. ^ Tang, Z .; Zhang, Z .; Wang, Y .; Glotzer, S. C .; Kotov, N. A. (13. října 2006). "Samo-shromáždění CdTe nanokrystalů do volně plovoucích listů". Věda. 314 (5797): 274–278. Bibcode:2006Sci ... 314..274T. doi:10.1126 / science.1128045. PMID  17038616.
  15. ^ Yang, Weiyou; Gao, Fengmei; Wei, Guodong; An, Linan (2010). „Ostwald Ripening Growth of Silicon Nitride Nanoplates“. Růst a design krystalů. 10: 29–31. doi:10.1021 / cg901148q.
  16. ^ Bai, Yongxiao; Yeom, Jihyeon; Yang, Ming; Cha, Sang-Ho; Sun, Kai; Kotov, Nicholas A. (2013-02-14). „Univerzální syntéza jednofázových pyritových nanočástic, nanodrátů a nanočástic pyritu FeS2“. The Journal of Physical Chemistry C. 117 (6): 2567–2573. doi:10.1021 / jp3111106. ISSN  1932-7447.
  17. ^ Yin, Xi; Liu, Xinhong; Pan, Yung-Tin; Walsh, Kathleen; Yang, Hong (4. listopadu 2014). „Vícevrstvé ultratenké nanosheety palladia podobné Hanojské věži“. Nano dopisy. 14 (12): 7188–94. Bibcode:2014NanoL..14.7188Y. doi:10.1021 / nl503879a. PMID  25369350.
  18. ^ Duan, H; Yan, N; Yu, R; Chang, CR; Zhou, G; Hu, HS; Rong, H; Niu, Z; Mao, J; Asakura, H; Tanaka, T; Dyson, PJ; Li, J; Li, Y (2014). „Ultratenké nanosety rhodia“. Příroda komunikace. 5: 3093. Bibcode:2014NatCo ... 5.3093D. doi:10.1038 / ncomms4093. PMID  24435210.
  19. ^ Li, Zhonghao; Liu, Zhimin; Zhang, Jianling; Han, Buxing; Du, Jimin; Gao, Yanan; Jiang, Tao (2005). „Syntéza jednokrystalických zlatých nanosheetů velké velikosti v iontových kapalinách“. The Journal of Physical Chemistry B. 109 (30): 14445–14448. doi:10.1021 / jp0520998. PMID  16852818.