Нанолист - Nanosheet

А нанолист является двумерным наноструктура толщиной от 1 до 100 нм.[1][2][3][4]

Типичный пример нанолиста: графен, самый тонкий двумерный материал (0,34 нм) в мире.[5] Он состоит из одного слоя атомов углерода с шестиугольные решетки.

Примеры и приложения

По состоянию на 2017 год Кремний нанолисты используются для создания прототипов будущих поколений небольших (5 нм) транзисторы.[6]

Углеродные нанолисты (из конопли) могут быть альтернативой графен как электроды в суперконденсаторы.[7]

Синтез

Трехмерное АСМ изображение топографии многослойного нанолиста палладия на кремниевой пластине.[8]

Наиболее часто используемые методы синтеза нанолистов используют восходящий подход, например, предварительная организация и полимеризация на таких интерфейсах, как Фильмы Ленгмюра – Блоджетт,[9] фазовый синтез раствора и химическое осаждение из паровой фазы (CVD).[10] Например, CdTe (кадмий теллурид ) нанолисты могут быть синтезированы путем осаждения и старения наночастиц CdTe в деионизированной воде.[11] Формирование свободно плавающих нанолистов CdTe происходило за счет направленных гидрофобный привлечение и анизотропный электростатический взаимодействия, вызванные диполь момент и небольшие положительные заряды. Молекулярное моделирование с помощью крупнозернистый модель с параметрами из полуэмпирических квантовая механика расчеты могут быть использованы для подтверждения экспериментального процесса.

Ультратонкий монокристалл PbS (вести сера ) листы с микромасштабом по x, y могут быть получены с помощью горячего коллоидный синтез метод.[12] Соединения с линейным хлоралканы подобно 1,2-дихлорэтан содержащий хлор использовались при формировании листов PbS. Ультратонкие листы PbS, вероятно, являются результатом ориентированного прикрепления наночастиц PbS в двумерном виде. Грани с высокой реакционной способностью преимущественно расходуются в процессе роста, который приводит к росту пластинчатых кристаллов PbS.

Нанолисты также можно приготовить при комнатной температуре. Например, шестиугольный PbO (оксид свинца)) нанолисты были синтезированы с использованием наночастицы золота как семена при комнатной температуре.[3] Размер нанолиста PbO можно регулировать с помощью НЧ золота и Pb2+
 концентрация в ростовом растворе. Нет органических поверхностно-активные вещества были использованы в процессе синтеза. Ориентированное прикрепление, при котором листы образуются путем агрегирования небольших наночастиц, каждая из которых имеет сетку. дипольный момент,[13][14] и созревание Оствальда[15] являются двумя основными причинами образования нанолистов PbO. Такой же процесс наблюдался для наночастиц сульфида железа.[16]

Углерод нанолисты изготовлены с использованием промышленных конопля лубяные волокна с техникой, которая включает нагревание волокон до температуры более 350F (180C) в течение 24 часов. Затем результат подвергается сильному нагреву, в результате чего волокна расслаиваются в углеродный нанолист. Это было использовано для создания электрода для суперконденсатор с электрохимическими качествами «наравне с» приборами, изготовленными с использованием графен.[7]

Металлические нанолисты также были синтезированы на основе раствора методом восстановления металлических прекурсоров, включая палладий,[17] родий,[18] и золото.[19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Coleman, J. N .; Лотя, М .; О'Нил, А .; Бергин, С. Д .; King, P.J .; Хан, У .; Young, K .; Gaucher, A .; и другие. (2011). «Двумерные нанолисты, полученные жидким расслоением слоистых материалов». Наука. 331 (6017): 568–571. Bibcode:2011Наука ... 331..568C. Дои:10.1126 / science.1194975. HDL:2262/66458. PMID  21292974.
  2. ^ Го, Шаоцзюнь; Донг, Шаоцзюнь (2011). «Нанолист графена: синтез, молекулярная инженерия, тонкая пленка, гибриды, энергетические и аналитические приложения». Обзоры химического общества. 40 (5): 2644–2672. Дои:10.1039 / C0CS00079E. PMID  21283849.
  3. ^ а б Цзэн, Шувен; Лян, Йеннань; Лу, Хайфэй; Ван, Либо; Динь, Сюань-Куен; Ю, Ся; Хо, Хо-Пуи; Ху, Сяо; Йонг, Кен-Тай (2012). «Синтез симметричных нанолистов PbO гексагональной формы с использованием наночастиц золота». Письма о материалах. 67: 74–77. Дои:10.1016 / j.matlet.2011.09.048.
  4. ^ Garcia, J.C .; де Лима, Д. Б.; Ассали, Л. В. Ц .; Хусто, Дж. Ф. (2011). «Группа IV Графен и графаноподобные нанолисты». J. Phys. Chem. C. 115 (27): 13242. arXiv:1204.2875. Дои:10.1021 / jp203657w.
  5. ^ Гейм, А. К. (2009). «Графен: состояние и перспективы». Наука. 324 (5934): 1530–1534. arXiv:0906.3799. Bibcode:2009Sci ... 324.1530G. Дои:10.1126 / science.1158877. PMID  19541989.
  6. ^ IBM выясняет, как делать 5-нм чипы. Июнь 2017 г.
  7. ^ а б «Могут ли нанолисты из конопли опрокинуть графен для создания идеального суперконденсатора?». acs.org. Американское химическое общество. Получено 14 августа 2014.
  8. ^ Инь, Си; Лю, Синьхун; Пан, Юнг-Тин; Уолш, Кэтлин А .; Ян, Хун (4 ноября 2014 г.). «Многослойные ультратонкие палладиевые нанолистовые материалы в виде башни в Ханое». Нано буквы. 14 (12): 7188–94. Bibcode:2014NanoL..14.7188Y. Дои:10.1021 / nl503879a. PMID  25369350.
  9. ^ Payamyar, P .; Kaja, K .; Руис-Варгас, Ц .; Стеммер, А .; Мюррей, Д. Дж; Джонсон, С. Дж; King, B.T .; Schiffmann, F .; VandeVondele, J .; Renn, A .; Götzinger, S .; Ceroni, P .; Schütz, A .; Ли, Л.-Т .; Zheng, Z .; Sakamoto, J .; Шлютер, А. Д. (2014). «Синтез ковалентного монослойного листа путем фотохимической димеризации антрацена на границе раздела воздух / вода и его механические характеристики с помощью индентирования АСМ». Adv. Матер. 26 (13): 2052–2058. Дои:10.1002 / adma.201304705. PMID  24347495.
  10. ^ Шрикант, Кандамматх Валияведу; Цзэн, Шувен; Шан, Цзинчжи; Йонг, Кен-Тай; Ю, Тинг (2012). «Возбуждение поверхностных электромагнитных волн в брэгговской решетке на основе графена». Научные отчеты. 2: 737. Bibcode:2012НатСР ... 2Э.737С. Дои:10.1038 / srep00737. ЧВК  3471096. PMID  23071901.
  11. ^ Tang, Z .; Zhang, Z .; Wang, Y .; Glotzer, S.C .; Котов, Н. А. (2006). «Самосборка нанокристаллов CdTe в свободно плавающие листы». Наука. 314 (5797): 274–278. Bibcode:2006Научный ... 314..274Т. Дои:10.1126 / science.1128045. PMID  17038616.
  12. ^ Schliehe, C .; Juarez, B.H .; Pelletier, M .; Jander, S .; Грешных, Д .; Nagel, M .; Мейер, А .; Foerster, S .; и другие. (2010). «Ультратонкие листы PbS методом двумерной ориентированной привязки». Наука. 329 (5991): 550–553. arXiv:1103.2920. Bibcode:2010Sci ... 329..550S. Дои:10.1126 / science.1188035. PMID  20671184.
  13. ^ Талапин, Дмитрий В .; Шевченко, Елена В .; Мюррей, Кристофер Б.; Титов, Алексей В .; Крал, Петр (2007). «Диполь-дипольные взаимодействия в сверхрешетках наночастиц». Нано буквы. 7 (5): 1213–1219. Bibcode:2007NanoL ... 7.1213T. Дои:10.1021 / nl070058c. PMID  17397231.
  14. ^ Tang, Z .; Zhang, Z .; Wang, Y .; Glotzer, S.C .; Котов, Н. А. (13 октября 2006 г.). «Самосборка нанокристаллов CdTe в свободно плавающие листы». Наука. 314 (5797): 274–278. Bibcode:2006Научный ... 314..274Т. Дои:10.1126 / science.1128045. PMID  17038616.
  15. ^ Ян, Вэйю; Гао, Фэнмэй; Вэй, Годун; Ан, Линан (2010). "Рост созревания Оствальда нанопластин нитрида кремния". Рост кристаллов и дизайн. 10: 29–31. Дои:10.1021 / cg901148q.
  16. ^ Бай Юнсяо; Ём, Джихён; Ян, Мин; Ча, санг-хо; Солнце, Кай; Котов, Николай Александрович (14.02.2013). «Универсальный синтез однофазных наночастиц, нанопроволок и нанолистов пирита FeS2». Журнал физической химии C. 117 (6): 2567–2573. Дои:10.1021 / jp3111106. ISSN  1932-7447.
  17. ^ Инь, Си; Лю, Синьхун; Пан, Юнг-Тин; Уолш, Кэтлин; Ян, Хун (4 ноября 2014 г.). «Многослойные ультратонкие палладиевые нанолистовые материалы в виде башни в Ханое». Нано буквы. 14 (12): 7188–94. Bibcode:2014NanoL..14.7188Y. Дои:10.1021 / nl503879a. PMID  25369350.
  18. ^ Дуань, Н; Ян, Н; Ю, Р; Чанг, CR; Чжоу, G; Ху, HS; Ронг, H; Niu, Z; Мао, Дж; Асакура, H; Танака, Т; Дайсон, П.Дж.; Ли, Дж; Ли, Y (2014). «Ультратонкие нанолисты родия». Nature Communications. 5: 3093. Bibcode:2014 НатКо ... 5.3093D. Дои:10.1038 / ncomms4093. PMID  24435210.
  19. ^ Ли, Чжунхао; Лю, Чжимин; Чжан, Цзяньлин; Хан, Буксин; Ду, Чимин; Гао, Яньань; Цзян, Тао (2005). «Синтез монокристаллических нанолистов золота большого размера в ионных жидкостях». Журнал физической химии B. 109 (30): 14445–14448. Дои:10.1021 / jp0520998. PMID  16852818.