Вертикально ориентированные массивы углеродных нанотрубок - Vertically aligned carbon nanotube arrays

Вертикально ориентированные массивы углеродных нанотрубок (ВАНТА) представляют собой уникальную микроструктуру, состоящую из углеродные нанотрубки ориентированы вдоль их продольной оси перпендикулярно поверхности подложки. Эти VANTA эффективно сохраняют и часто подчеркивают уникальные анизотропные свойства отдельных углеродных нанотрубок и обладают морфологией, которую можно точно контролировать. Следовательно, VANTA широко используются в ряде текущих и потенциальных приложений для устройств.[1]

Синтез

Существует несколько экспериментальных технологий, позволяющих выровнять одну или массив УНТ по заданной ориентации. Эти методы основаны на разных механизмах и поэтому применимы к различным ситуациям. Эти методы подразделяются на две группы в зависимости от того, когда достигается выравнивание: (а) методы in-situ, когда выравнивание достигается в процессе роста УНТ, и (б) методы ex-situ, когда УНТ изначально выращиваются в произвольной ориентации, а выравнивание осуществляется. достигается впоследствии, например, в процессе интеграции устройства.

Термическое химическое осаждение из паровой фазы

Механизм роста

Термический химическое осаждение из паровой фазы это распространенный метод выращивания выровненных массивов УНТ. В процессе CVD горячий углеродсодержащий газ разлагается, * оставляя углерод диффундирует в или вокруг катализатор частиц *, а затем зарождается боковая стенка графитовой нанотрубки на одной кристаллографической поверхности катализатора. Диаметр катализатора напрямую определяет диаметр выращиваемых нанотрубок. Существуют две основные модели роста сердечно-сосудистых заболеваний VANTA: «модель роста на вершине» и «модель базового роста».[2] В случае модели роста наконечника углеводород разлагается на верхней поверхности металла, углерод диффундирует вниз через металл, а УНТ осаждается через нижнюю часть металла, отталкивая всю металлическую частицу от подложки, и продолжает расти до тех пор, пока металл полностью покрывается избытком углерода, и его каталитическая активность прекращается. В случае модели роста основы начальное разложение углеводорода и диффузия углерода происходят аналогично случаю роста на кончике, но осаждение УНТ выходит из вершины металлической частицы и образует полусферический купол, который затем расширяется вверх. в виде бесшовного графитового цилиндра. Последующее разложение углеводорода происходит на нижней периферийной поверхности металла, а растворенный углерод диффундирует вверх. Большинство процессов термического CVD выращивают нанотрубки методом роста корня или основания. Морфология как отдельных УНТ, так и массива УНТ диктуется различными параметрами роста CVD, которые могут быть настроены для получения вертикально ориентированных массивов УНТ с различной структурой.

Катализатор

Катализатор позволяет пиролиз углерода и последующий рост VANTA. Катализаторами обычно являются металлы, которые обладают высокой растворимостью углерода при высоких температурах и демонстрируют высокую скорость диффузии углерода, например утюг (Fe), кобальт (Co) и никель (Ni). Другие переходные металлы, такие как медь (Cu), золото (Au), серебро (Ag), платина (Pt) и палладий Сообщается также, что (Pd) катализирует рост УНТ из различных углеводородов, но имеет более низкую растворимость углерода и, следовательно, более низкие скорости роста. Твердые металлоорганические соединения, такие как ферроцен, кобальтоцен, никелоцен также являются обычными катализаторами. Установлено, что температура и время стадий термической и восстановительной предварительной обработки катализатора являются решающими переменными для оптимизации распределения наночастиц с различными средними диаметрами в зависимости от начальной толщины пленки.[3] Для выращивания УНТ методом CVD наносится распыленная тонкая пленка катализатора (например, 1 нм Fe). Во время нагрева пленка осушается, создавая островки железа, которые затем зарождаются в нанотрубках. Поскольку железо подвижно, островки могут сливаться, если они слишком долго остаются при температуре роста до начала роста нанотрубок. Отжиг при температуре роста снижает плотность узлов # / мм2 и увеличивает диаметр нанотрубок. По мере роста нанотрубок из островков катализатора эффекты краудинга и силы Ван дер Ваальса между другими УНТ не оставляет им выбора для роста в любом направлении, кроме вертикального по отношению к подложке.

Высота вертикально ориентированных УНТ также зависит от расстояния между частицами катализатора. Отчеты показали, что для вертикально выровненных массивов пучков УНТ, УНТ становятся длиннее, когда рядом с ними растут другие УНТ, на что указывают более длинные УНТ, выращенные на более крупных частицах катализатора или когда частицы катализатора расположены близко друг к другу.[4] Choi et al. сообщили о хорошей морфологии и плотном распределении VANTA, выращенных из нанопорошков Ni и магнитных жидкостей, смешанных в поливиниловом спирте, нанесенном методом центрифугирования на Si и оксид алюминия.[5] Xiong et al. продемонстрировал, что монокристалл оксид магния (MgO) является подходящим субстратом для выращивания VANTA длиной до 2,2 мм при использовании Fe-катализатора.[6]Также было продемонстрировано, что нанесение монослоя Мо с катализатором Со подавляет уширение распределения диаметров ОСНТ в выращенном VANTA, в то время как состав и количество Со и Мо влияют на каталитическую активность.

Поддерживать

Материал подложки, морфология его поверхности и текстурные свойства сильно влияют на конечный выход VANTA. Некоторые примеры часто используемых субстратов в CVD: кварц, кремний, карбид кремния, диоксид кремния, оксид алюминия, цеолит, CaCO3, и оксид магния. Большинство субстратов перед нанесением катализатора покрывают подслоем, состоящим из 10-20 нм оксида алюминия. Это упорядочивает осушение катализатора на островки предсказуемого размера и является диффузионным барьером между подложкой и металлическим катализатором. Li et al. создали VANTA, состоящую из углеродных нанотрубок Y-образной формы, путем пиролиза метана на катализаторе из оксида магния, покрытого кобальтом, на разветвленных наноканальных шаблонах из оксида алюминия.[7]Qu et al. использовали углеродное волокно на основе пека в качестве поддержки для роста VANTA с использованием источника углерода FePc. Полученный массив распространяется радиально по поверхности углеродного волокна.[8]

Чжун и др. продемонстрировали прямой рост VANTA на металлических титан (Ti) покрытия с катализатором Fe / Ti / Fe, напыленным на SiO2/ Si вафли.[9] Альварес и др. сообщает о возможности центрифугирования раствора алюмоксана в качестве носителя катализатора для роста VANTA посредством химического осаждения из паровой фазы. После того, как традиционный катализатор Fe был испарен на носитель с центрифугированием, полученный выход роста VANTA был аналогичен выходу обычного Al2О3 порошковые опоры.[10]

Источник углерода

Источником углерода для CVD VANTA обычно является углеродный газ, такой как метан, этилен, ацетилен, бензол, ксилол, или же монооксид углерода. Другие примеры предшественников углерода включают циклогексан, фуллерен, метанол и этанол. Пиролиз этих газов на атомы углерода изменяется в зависимости от скорости разложения при температурах роста, содержания углерода в молекулах газа и катализатора роста. Линейные углеводороды, такие как метан, этилен, ацетилен, термически разлагаются на атомарные атомы углерода или линейные димеры / тримеры углерода и обычно дают прямые и полые УНТ. С другой стороны, циклические углеводороды, такие как бензол, ксилол, циклогексан, фуллерен, образуют относительно изогнутые / горбатые УНТ со стенками трубок, часто соединенными внутри. Согласованные массивы МУНТ были синтезированы путем каталитического разложения смеси предшественников ферроцена и ксилола на кварцевых подложках при атмосферном давлении и относительно низкой температуре (~ 675 ° C).[11]

Eres et al. обнаружили, что добавление ферроцена в газовый поток путем термического испарения одновременно с ацетиленом увеличивает скорость роста углеродных нанотрубок и увеличивает толщину VANTA до 3,25 мм. Ферроцен вводили в газовый поток путем термического испарения одновременно с потоком ацетилена.[12] Qu et al. сообщили о процессе CVD при низком давлении на SiO2/ Si-пластина, которая производит VANTA, состоящую из УНТ со скрученными концами. Во время пиролитического роста VANTA первоначально сформированные сегменты нанотрубок, полученные в процессе роста основы, росли в случайных направлениях и образовывали беспорядочно перепутанный верхний слой нанотрубок, на который затем выходили нижележащие прямые массивы нанотрубок. Zhong et al. изучили чисто термический процесс CVD для лесов SWNT без травильного газа и продемонстрировали, что актеилен является основным прекурсором роста, и преобразование любого сырья в C2ЧАС2 имеет ключевое значение для роста SWNT VANTA.[13] Реактивный травить такие как вода, атомарный водород или гидроксильные радикалы, могут расширить окно осаждения ОСНТ в лесу, но это не требуется в реакторах с холодными стенками при низких давлениях.

Dasgupta et al. синтезировали отдельно стоящую макротрубку VANTA с помощью распылительного пиролиза раствора ферроцен-бензола в атмосфере азота, при этом было обнаружено, что оптимальными условиями для образования макротрубчатой ​​геометрии являются 950 ° C, 50 мг / мл ферроцена в бензоле. , Скорость откачки жидкого прекурсора 1,5 мл / мин и скорость потока газообразного азота 5 л / мин.[14]

Температура

При слишком низкой температуре атомы катализатора недостаточно подвижны, чтобы агрегировать вместе в частицы для зарождения и роста нанотрубок, а каталитическое разложение предшественника углерода может быть слишком медленным для образования нанотрубок. Если температура слишком высока, катализатор становится слишком подвижным, чтобы образовывать частицы, достаточно мелкие для зарождения и роста УНТ. Типичный диапазон температур роста, пригодный для роста CVD VANTA, составляет 600-1200 ° C. На индивидуальную структуру УНТ влияет температура роста; низкотемпературное CVD (600–900 ° C) дает MWCNT, тогда как высокотемпературная (900–1200 ° C) реакция благоприятствует SWCNT, поскольку они имеют более высокую энергию образования. Для каждой системы CVD существует критическая температура, при которой скорость роста достигает максимального значения.[15]

Температурная зависимость роста углеродных нанотрубок с ферроценом показывает резкий спад при высоких температурах подложки и потерю вертикального выравнивания при 900 ° C. Zhang et al. провели рост VANTA на серии катализаторов Fe / Mo / вермикулит и сообщили, что с повышением температуры роста выравнивание УНТ, интеркалированных между вермикулитами, ухудшалось.[16]

Рост с помощью потока

Ключом к высоким выходам роста является правильное введение окислителей в газовую среду, чтобы поверхности частиц катализатора оставались активными в течение максимально длительного периода, что, предположительно, достигается за счет уравновешивания конкуренции между ростом аморфного углерода и sp2 образование кристаллов графита на частицах катализатора. Окислители могут не только удалять или предотвращать рост аморфного углерода, но также могут травить графитовые слои при использовании в концентрациях, превышающих благоприятные. Hata et al. сообщили о выровненных по вертикали ОУНТ миллиметрового масштаба длиной 2,5 мм с использованием процесса химического осаждения из паровой фазы этилена с добавлением воды с мультислоями Fe / Al или оксида алюминия на Si-пластинах.[17] Было предложено, чтобы контролируемая подача пара в реактор CVD действовала как слабый окислитель и избирательно удаляла аморфный углерод, не повреждая растущие УНТ.

Рост на местах

Поскольку все УНТ электропроводны, они имеют тенденцию выравниваться по линиям электрического поля. На основе этого принципа были разработаны различные методы приложения достаточно сильного электрического поля во время процесса роста УНТ для достижения равномерного выравнивания УНТ. Ориентация ориентированных УНТ в основном зависит от длины УНТ и электрического поля, помимо термической рандомизации и сил Ван-дер-Ваальса. Этот метод был использован для выращивания VANTA путем положительного смещения субстрата во время роста CVD.[18]

Другой модифицированный подход к выращиванию VANTA состоит в том, чтобы управлять ориентацией ферромагнитных катализаторов, которые имеют одну кристаллографическую легкую магнитную ось. Легкая магнитная ось стремится быть параллельной магнитному полю. В результате приложенная магнитная сила может ориентировать эти магнитные каталитические наночастицы, такие как каталитические наночастицы железа и Fe.3О4 наночастицы. Поскольку только определенная нанокристаллическая грань каталитических наночастиц является каталитически активной, а скорость диффузии атомов углерода на этой грани является максимальной, УНТ преимущественно растут с определенной грани каталитических наночастиц, а выращенные УНТ ориентированы под определенным углом.

Индивидуально адресуемые наноструктуры

Углеродные нанотрубки можно выращивать на модифицированной подложке, чтобы обеспечить отдельные электрические контакты для каждой наноструктуры. Этот рост нанотрубок осуществляется литографическим размещением металлических следов, разделенных изоляционным материалом, и соединением этих следов с отдельными участками катализатора на поверхности подложки. Затем нанотрубки выращивают в обычном режиме с помощью химического осаждения из паровой фазы, и серия реакций на катализаторе формирует единое соединение между нанотрубкой и металлическим контактом. Затем наноструктуры могут быть индивидуально функционализированы, а их электрические характеристики измерены индивидуально без перекрестных помех и других узких мест, возникающих из-за неоднородности массива. Этот метод, который обеспечивает точное размещение и конфигурацию отдельных нанотрубок, открывает и расширяет широкий спектр приложений VANTA: диагностическое тестирование множества аналитов одновременно, суперконденсаторов с высокой плотностью энергии, полевых транзисторов и т. Д.

Сердечно-сосудистые заболевания с плазменным усилением

Механизм роста

В плазма усиление ССЗ (PECVD ) процессов, электрических полей постоянного тока, радиочастотных электрических полей или микроволны производить плазму, в первую очередь, для снижения температуры синтеза УНТ. В то же время электрическое поле (постоянное или переменное) также создается на поверхности подложки, чтобы направлять рост УНТ. Процесс DC-PECVD для вертикально ориентированных массивов УНТ включает четыре основных этапа: вакуумирование, нагрев, генерация плазмы и охлаждение. Типичная процедура проводится при давлении 8 Торр в NH3 и температуре роста в диапазоне 450–600 ◦. Как только температура и давление стабилизируются, к зазору между двумя электродами прикладывают постоянное напряжение смещения 450–650 В, чтобы зажечь электрический разряд (плазму) над образцом. Время роста может варьироваться от пары минут до часов в зависимости от скорости роста и желаемой длины УНТ. По достижении конца времени роста напряжение смещения немедленно снимается, чтобы прекратить плазму.

Чжун и др. сообщили о новом устройстве плазменного ХОПФ с точечной дугой, используемом для ОСНТ на подложках Si, покрытых сэндвич-подобной нанослойной структурой из 0,7 нм Al.2О3/ 0,5 нм Fe / 5–70 нм Al2О3 обычным высокочастотным напылением.[19] Впервые продемонстрирован рост чрезвычайно плотных и вертикально ориентированных ОУНТ с почти постоянной скоростью роста 270 мм / ч в течение 40 мин при температуре всего 600 ° C, а объемная плотность выращенных пленок ОСНТ составляет выше 66 кг / м3.

Катализатор

Формирование плотного и относительно однородного слоя наночастиц катализатора также важно для выращивания вертикально ориентированных ОУНТ с использованием метода PECVD. Amaratunga et al. сообщили о росте вертикально ориентированных УНТ с использованием метода PECVD постоянного тока с каталитической системой Ni и Co. Их результаты показывают, что выравнивание вертикально ориентированных УНТ зависит от электрического поля и что скорость роста может быть изменена в зависимости от диаметра УНТ, который достигает максимума в зависимости от температуры роста. ВАНТА, состоящие из ОСНТ, были выращены до 0,5 см.[20] Чжун и др. сообщили о новом плазменном CVD-аппарате с точечной дугой, применяемом для ОСНТ на подложках Si, покрытых многослойной нанослойной структурой 0,7 нм Al2O3 / 0,5 нм Fe / 5–70 нм Al2О3 обычным высокочастотным напылением.[19] Впервые продемонстрирован рост чрезвычайно плотных и вертикально ориентированных ОУНТ с почти постоянной скоростью роста 270 мм / ч в течение 40 мин при температуре всего 600 ° C, а объемная плотность выращенных пленок ОСНТ составляет выше 66 кг / м3.

Поддерживать

Для процессов PECVD субстрат должен быть химически стабильным в плазме, богатой H-частицами. Некоторые слабо связанные оксиды, такие как оксид индия, могут быстро восстанавливаться в этой плазме и поэтому обычно не применяются в качестве подложки или подслоя. Подложка также должна быть электропроводной, чтобы поддерживать постоянный ток через ее поверхность, на которой растут УНТ. Большинство металлов и полупроводников являются очень хорошими материалами подложки, и изолирующие подложки могут быть сначала покрыты проводящим слоем, чтобы он работал должным образом и поддерживал рост PECVD VANTA.

Источник углерода

C2ЧАС2 обычно вводится, чтобы вызвать рост CNT во время PECVD VANTA. Соотношение расходов NH3: C2ЧАС2 обычно составляет около 4: 1, чтобы минимизировать образование аморфного углерода. Behr et al. изучили влияние водорода на наночастицы катализатора во время PECVD VANTA и продемонстрировали, что при H2-to-CH4 отношения примерно 1 наночастицы железного катализатора превращаются в Fe3C и хорошо графитизированные нанотрубки растут из удлиненных Fe3Кристаллы C. ЧАС2-to-CH4 соотношение более 5 в исходном газе приводит к высокой концентрации водорода в плазме и сильно восстанавливающим условиям, что предотвращает превращение Fe в Fe3C и вызывают рост плохо графитированных нановолокон с толстыми стенками.[21]

Температура

Одним из основных преимуществ использования методов роста PECVD является низкая температура роста. Ионизация нейтральных молекул углеводорода внутри плазмы способствует разрыву связей C – H и снижает энергию активации роста УНТ примерно до 0,3 эВ по сравнению с 1,2 эВ, необходимыми для процессов термического CVD.

Электрофоретическое осаждение

Растворы CNT могут образовывать VANTA посредством выравнивания вдоль линий электрического поля постоянного или переменного тока. УНТ в суспензии поляризованы электрическим полем за счет диэлектрик несоответствие между УНТ и жидкостью. Поляризационный момент поворачивает УНТ в направлении силовых линий электрического поля, выравнивая их в одном направлении. После выравнивания УНТ извлекаются вместе с подложками и сушатся с образованием функциональных VANTA.

Механическое напряжение

Произвольно ориентированные УНТ на подложке можно растянуть, чтобы выпрямить и распутать пленку, разламывая подложку и разводя концы. Выровненные УНТ параллельны друг другу и перпендикулярны трещине. Метод растяжения может макроскопически выровнять УНТ, не обеспечивая при этом детерминированного контроля над выравниванием или положением отдельных УНТ во время сборки.

Текущие приложения

Автоэмиссионные устройства

УНТ имеют высокое соотношение сторон (длина, деленная на диаметр) и создают очень высокие локальные напряженности электрического поля вокруг наконечников. Автоэлектронная эмиссия в твердых телах происходит в сильных электрических полях и сильно зависит от работы выхода излучающего материала. При расположении параллельных пластин макроскопическое поле Emacro между пластинами равно Eмакрос = V / d, где d - расстояние между пластинами, а V - приложенное напряжение. Если на пластине создается острый объект, то локальное поле Elocal на его вершине больше, чем у Emacro, и может быть связано с: Eместный= γ × Eмакрос Параметр γ называется коэффициентом усиления поля и в основном определяется формой объекта. Типичные коэффициенты усиления поля в диапазоне от 30 000 до 50 000 могут быть получены для отдельных УНТ, что делает VANTA одним из лучших материалов с электронной эмиссией.

Черное тело поглотитель

Основная статья: Vantablack

VANTA предлагают уникальную светопоглощающую поверхность из-за их чрезвычайно низкой показатель преломления и наноразмерная шероховатость поверхности ориентированных УНТ. Ян и др. продемонстрировали, что VANTA с низкой плотностью демонстрируют сверхнизкое размытый коэффициент отражения 1 × 10-7 с соответствующей интегрированной суммой отражательная способность 0,045%.[22] Хотя черные покрытия VANTA должны быть непосредственно перенесены или выращены на подложках, в отличие от черных покрытий, состоящих из случайных сетей УНТ, которые могут быть переработаны в Краски CNT, они считаются самым черным искусственным материалом на земле.

Таким образом, поглотители черного тела VANTA полезны в качестве поглотителей рассеянного света для улучшения разрешения чувствительных спектроскопов, телескопы, микроскопы, и оптические сенсорные устройства. Несколько коммерческих оптических черных покрытий, таких как Vantablack и оптические сажи для нанотрубок adVANTA[23] изготовлены из покрытий ВАНТА. Поглотители VANTA могут также увеличить поглощение тепла в материалах, используемых в технологии концентрированной солнечной энергии, а также в военных применениях, таких как тепловой камуфляж. Визуальные показы поглотителей VANTA вызвали интерес и у художников, стремящихся получить выгоду от гашения теней от шероховатой поверхности. Недавно художник Асиф Хан использовал Vantablack для создания павильона Hyundai в Пхенчхане для Зимних Олимпийских игр 2018 года.[24]

Канаты из углеродного волокна

VANTA могут обрабатываться с помощью летучих растворов или скручиваться для конденсации в пряжу или канаты из УНТ. Цзян и др. Продемонстрировали метод прядения и скручивания, который формирует пряжу CNT из VANTA, которая дает как круглое поперечное сечение, так и прочность на разрыв около 1 ГПа.[25] Предел прочности при растяжении пряжи УНТ, изготовленной из сверхдлинных массивов УНТ высотой 1 мм, может составлять от 1,35 до 3,3 ГПа.

Однонаправленные листы

Луи и др. Описывают способы управления физическими свойствами листов, сформованных из массивов УНТ, включая толщину пленки катализатора, для управления распределением диаметров трубок и временем роста, чтобы контролировать длину трубок.[26] Эти свойства можно использовать для управления электрическими и оптическими свойствами листа, сформованного из массива. Листы могут быть полезны в научных приложениях, таких как поляризация света через лист (степень поляризации также может контролироваться температурой листа).

Клейкие пленки

Биомимикрия исследования, направленные на воспроизведение адгезии лап геккона к гладким поверхностям, показали успешное использование VANTA в качестве сухая клейкая пленка. Qu et al. смогла продемонстрировать пленки VANTA, которые показали макроскопические силы сцепления ~ 100 ньютонов на квадратный сантиметр, что почти в 10 раз больше, чем у лапки геккона.[27] Это было достигнуто за счет настройки условий роста VANTA для образования завитков на концах УНТ, которые обеспечивают более сильные межфазные взаимодействия даже с гладкой поверхностью. Qu et al. также продемонстрировали, что адгезионные свойства были менее чувствительны к температуре, чем суперклей и скотч.[28]

Датчик газа

VANTA позволяют разрабатывать новые датчики и / или сенсорные чипы без необходимости прямого манипулирования отдельными нанотрубками.[29] Выровненная структура нанотрубок дополнительно обеспечивает большую четко определенную площадь поверхности и способность модифицировать поверхность углеродных нанотрубок с помощью различных трансдукционных материалов для эффективного повышения чувствительности и расширения диапазона определяемых аналитов. Wei et al. сообщили о газовом датчике, изготовленном путем частичного покрытия VANTA полимерным покрытием сверху вниз по длине их трубки путем нанесения капли раствора полимера (например, поливинилацетата), PVAc, полиизопрена, PI) на пленку нанотрубок, инвертируя композитную пленку как свободно стоящую пленку, а затем нанесение напылением двух полосовых электродов из золота поперек массивов нанотрубок, которые выступали из полимерной матрицы.[29] Было продемонстрировано, что гибкое устройство VANTA успешно улавливает химические пары посредством мониторинга изменений проводимости, вызванных взаимодействием с переносом заряда с молекулами газа и / или изменениями межтрубного расстояния, вызванными набуханием полимера из-за абсорбции газа. На сегодняшний день УНТ показали чувствительность к таким газам, как NH3, НЕТ2, H2, С2ЧАС4, CO, SO2, H2S и O2.

Биологический датчик

VANTA действуют как леса молекулярных проводов, чтобы обеспечить электрическую связь между нижележащим электродом и биологическим объектом.[30] Основными преимуществами VANTA являются наноразмерный чувствительный элемент УНТ и соответствующее небольшое количество материала, необходимого для обнаруживаемого отклика. Хорошо выровненные массивы УНТ использовались для работы в качестве рибонуклеиновой кислоты (РНК ) датчики, ферменты датчики, ДНК датчики и даже белок датчики. Подобные VANTA MWNT, выращенные на платиновых подложках, полезны для амперометрических электродов, где оксигенированные или функционализированные открытые концы нанотрубок используются для иммобилизации биологических видов, в то время как платиновая подложка обеспечивает передачу сигнала. Для увеличения селективности и чувствительности амперометрических биосенсоров при изготовлении биосенсоров часто используются искусственные медиаторы и пермселективные покрытия. Искусственные медиаторы используются для перемещения электронов между ферментом и электродом, чтобы обеспечить работу при низких потенциалах. Gooding et al. продемонстрировали, что укороченные SWNT могут быть выровнены перпендикулярно электроду путем самосборки и действовать как молекулярные провода, чтобы обеспечить электрическую связь между нижележащим электродом и окислительно-восстановительными белками, ковалентно прикрепленными к концам SWNT.[31] Высокая скорость переноса электронов через нанотрубки к окислительно-восстановительным белкам ясно демонстрируется сходством константы скорости переноса электронов на MP-11 независимо от того, присутствуют ли ОСНТ или нет.

Материалы термоинтерфейса

Интерфейсы VANTA более теплопроводны, чем традиционные материалы для термоинтерфейса при тех же температурах, потому что фононы легко распространяются вдоль высокотеплопроводных УНТ, и, таким образом, тепло переносится в одном направлении вдоль выравнивания УНТ. Распределение и ориентация теплопроводящих наполнителей УНТ являются важными факторами, влияющими на перенос фононов. Хуанг и др. продемонстрировал, что теплопроводящий композит демонстрирует усиление на 0,65 Вт / м / K с 0,3 мас.% загрузки VANTA, тогда как повышенная теплопроводность композита с загрузкой 0,3 мас.% случайно диспергированных УНТ ниже 0,05 Вт / м / K. . Tong et. al сообщил, что массивы УНТ могут эффективно использоваться в качестве материалов термоинтерфейса (TIM) из-за их высокой проводимости, которая, по их данным, составляет ~ 10 ^ 5 Вт / м ^ 2 / K. Материалы термического интерфейса - это материалы, которые могут улучшать теплопроводность на поверхностях за счет высокой теплопроводности; Полезно иметь материалы, которые могут быть разработаны с учетом любой геометрии.[32] Кроме того, геометрия систем VANTA допускает анизотропную теплопередачу. Иванов и др. Он обнаружил, что анизотропная теплопередача может быть достигнута с помощью VANTA: они достигли температуропроводности до 2,10,2 см2 / с, коэффициентов анизотропии до 72 и обнаружили более высокую теплопроводность, чем у материалов, используемых сегодня в микроэлектронике. Свойства теплопередачи в значительной степени зависят от структуры массива, поэтому методы, используемые для производства продукта, должны быть единообразными и воспроизводимыми для широкого использования. Дефекты в структуре также могут резко нарушить теплопередающие свойства материала.[33]

Солнечные батареи

Вертикально выровненные периодические массивы углеродных нанотрубок (УНТ) используются для создания фотогальванических элементов с улучшенным топографическим захватом света. УНТ образуют задний контакт устройства и служат каркасом для поддержки фотоактивного гетероперехода. Молекулярно-лучевая эпитаксия используется для осаждения CdTe и CdS в качестве материалов p / n-типа, а осаждение с помощью ионов используется для нанесения конформного покрытия из оксида индия-олова в качестве прозрачного верхнего контакта. Фототок, создаваемый «на см2 площади основания» для устройства на основе УНТ, в 63 раза больше, чем у коммерчески доступного планарного монокристаллического кремниевого устройства.[34]

Транзисторы

VANTA из SWNT с идеально линейной геометрией применимы в качестве высокопроизводительных p- и n-канальных транзисторов, а также униполярных и дополнительных логических вентилей.[35] Превосходные свойства устройств проистекают непосредственно из полного отсутствия, с точностью до экспериментальной погрешности, каких-либо дефектов в решетках, определяемых смещенными или нелинейными формами трубок или сегментов трубок. Большое количество SWNT обеспечивает отличные рабочие характеристики на уровне устройства и хорошую однородность между устройствами, даже если SWNT электронно неоднородны. Измерения на p- и n-канальных транзисторах, в которых задействовано около 2100 SWNT, показывают мобильность на уровне устройства и масштабируются. крутизна приближаются к примерно 1000 см2 · В-1 · с-1 и 3000 См · м-1, соответственно, и с токовыми выходами примерно до 1 А в устройствах, которые используют встречно-штыревые электроды.

Материал с низкой диэлектрической проницаемостью

Материалы с низким κ и низкой относительной диэлектрической проницаемостью используются в качестве изолирующих слоев в интегральных схемах для уменьшения связи. емкость. Относительная диэлектрическая постоянная количество электрически изолирующих слоев может быть уменьшено за счет введения полостей в материалы с низким κ. Если используются удлиненные и ориентированные поры, можно значительно уменьшить эффективное значение κ без увеличения доли объема полости в диэлектрике. УНТ в VANTA имеют высокое соотношение сторон и могут использоваться для введения удлиненных ориентированных пор в диэлектрик с низким κ, чтобы дополнительно снизить эффективное значение κ диэлектрика.

Поддержка катализаторов

Палладий, нанесенный на вертикально выровненные многослойные углеродные нанотрубки (Pd / VA-CNT), используется в качестве катализатора для реакций C-C сочетания п-иодонитробензола со стиролом и этилакрилатом при микроволновом облучении. Катализатор Pd / VA-CNT проявляет более высокую активность по сравнению с Pd, нанесенным на активированный уголь, при тех же условиях реакции. Из-за микроволнового облучения кинетика реакции сильно ускоряется по сравнению с тем, что достигается в традиционном режиме нагрева. Макроскопическая форма подложки из ориентированных УНТ позволяет легко извлекать катализатор, избегая дорогостоящих процессов постреакционного разделения. Кроме того, взаимодействие между активной фазой и носителем приводит к незначительному выщелачиванию палладия во время испытаний на переработку. Наблюдаемые результаты показывают, что Pd / CNT представляет собой стабильную гетерогенную каталитическую систему, пригодную для повторного использования.[36]

Топливная ячейка

Топливные элементы состоят из трех зажатых сегментов: анод, электролит, а катод в реакционной ячейке, где электричество вырабатывается внутри топливных элементов в результате реакций между внешним топливом и окислителем в присутствии электролита. На аноде находится катализатор, который окисляет топливо, превращая топливо в положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны. Это топливо обычно представляет собой водород, углеводороды и спирты. Электролит блокирует транспортировку электронов, проводя ионы. Ионы, проходящие через электролит, повторно объединяются на катоде с электронами, проходящими через нагрузку, во время реакции с окислителем с образованием воды или диоксида углерода. Идеальные анодные подложки для осаждения каталитических наночастиц представляют собой пористые проводящие материалы для максимизации электрокаталитической активности. Таким образом, VANTA являются идеальными материалами благодаря своей высокой проводимости, большой площади поверхности и стабильности в большинстве электролитов топливных элементов. Типичным катализатором, нанесенным на аноды VANTA, является платина, которую можно электроосаждать на отдельные УНТ VANTA. Электрокаталитическая активность на аноде оптимальна, когда частицы Pt равномерно диспергированы в VANTA.

Gong et al. сообщили, что VANTA, легированные азотом, могут действовать как безметалловый электрод с намного лучшей электрокаталитической активностью, долговременной стабильностью работы и устойчивостью к кроссоверному эффекту, чем платина, для восстановления кислорода в щелочных топливных элементах.[37] В 0,1 молярном гидроксиде калия, насыщенном воздухом, наблюдался установившийся выходной потенциал -80 милливольт и плотность тока 4,1 миллиампер на квадратный сантиметр при -0,22 вольт, по сравнению с -85 милливольт и 1,1 миллиампер на квадратный сантиметр при - 0,20 вольт для платино-угольного электрода. Включение электронно-акцепторных атомов азота в сопряженную углеродную плоскость нанотрубки, по-видимому, придает относительно высокую плотность положительного заряда соседним атомам углерода. Этот эффект в сочетании с выравниванием УНТ, легированных азотом, обеспечивает четырехэлектронный путь для реакций восстановления кислорода на VANTA с превосходными характеристиками.

Суперконденсаторы

Как обычный конденсаторы Суперконденсаторы и электромеханические приводы VANTA обычно содержат два электрода, разделенных электронно изолирующим материалом, который в электрохимических устройствах является ионопроводящим. Емкость обычного плоского пластинчатого конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между электродами. Напротив, емкость для электрохимического устройства зависит от разделения между зарядом на электроде и противозарядом в электролите. Поскольку это разделение составляет около нанометра для УНТ в электродах VANTA, по сравнению с микрометром или большим разделением в обычных диэлектрических конденсаторах, очень большие емкости возникают из-за большой площади поверхности УНТ, доступной для электролита. Эти емкости (обычно 15-200 Ф / г, в зависимости от площади поверхности массива нанотрубок) приводят к инжекции большого количества заряда при приложении всего нескольких вольт.[38]

Futaba et al. сообщили о методе формирования суперконденсаторов из сплющенного VANTA путем осаждения вертикальных УНТ путем смачивания их жидкостью.[39] Емкость твердого EDLC ОУНТ оценивалась как 20 Ф · г−1 от разрядных кривых ячеек, заряженных при 2,5 В для двухэлектродного элемента, и соответствует 80 Ф · г−1 для трехэлектродной ячейки. Плотность энергии (W = CV2/ 2) составила 69,4 Вт · ч · кг−1 (от 80 F г−1) при нормировании на вес одного электрода.

В Pitkänen et al. Накопление энергии на кристалле демонстрируется с использованием архитектуры высоко ориентированных вертикальных углеродных нанотрубок, действующих как суперконденсаторы, способных обеспечивать большую емкость устройства. Эффективность этих структур дополнительно повышается за счет включения электрохимически активных наночастиц, таких как MnOx, для формирования псевдоемкостных архитектур, таким образом увеличивая удельную емкость до 37 мФ / см2.[40]

Аккумуляторы

В отличие от ультраконденсаторов, где растворитель электролита не участвует в механизме накопления заряда, растворитель электролита вносит вклад в межфазную фазу твердого электролита в батареях. В Литий-ионные аккумуляторы обычно состоят из анода из активированного угля, катода из оксида лития и кобальта и органического электролита. Чтобы получить лучшие характеристики электрода, чем сети из случайных УНТ и композитов УНТ, используются VANTA, которые обеспечивают лучший перенос электронов и большую площадь поверхности.

Наноструктурированные материалы привлекают все большее внимание из-за их способности смягчать ограничения тока электрода. Однако можно использовать вертикально ориентированные многослойные углеродные нанотрубки (VA-MWNT) в качестве материала активного электрода в литий-ионных батареях. При низких удельных токах эти VA-MWNT показали высокую обратимую удельную емкость (до 782 мАч г-1 при 57 мА г-1).[41] Это значение вдвое больше теоретического максимума для графита и в десять раз больше, чем их невыровненный эквивалент. Интересно, что при очень высоких скоростях разряда электроды из VA-MWNT сохраняют умеренную удельную емкость из-за их ориентированной природы (166 мАч г-1 при 26 А г-1). Эти результаты предполагают, что VA-MWNT являются хорошими кандидатами в качестве электродов литий-ионных батарей, которые требуют высокой скорости и емкости.

Будущий потенциал

Космический лифт

Благодаря высокой прочности на разрыв и большому соотношению сторон углеродных нанотрубок, VANTA являются потенциальным связующим материалом для концепции космического лифта.

Замена кремния в транзисторах следующего поколения

Углеродные нанотрубки имеют гораздо более высокую подвижность носителей, чем кремний, и поэтому могут быть намного быстрее и более энергоэффективными при использовании в электронике в качестве замены кремния.

Проблемы, препятствующие коммерциализации

Существует три основных проблемы, препятствующих коммерциализации крупномасштабных технологий на основе углеродных нанотрубок: разделение металлических и полупроводниковых нанотрубок, высокое сопротивление перехода из-за очень малой площади контакта и размещение нанотрубок точно (с нанометровым разрешением) там, где они должны быть в цепи. Была проделана большая работа по снижению контактного сопротивления в устройствах из углеродных нанотрубок. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили, что добавление межфазного графитового слоя во время синтеза снижает сопротивление соединения. Исследователи из IBM Watson также прикрепили химические каркасы в основной точке контакта нанотрубки с аналогичным эффектом.

Рекомендации

  1. ^ Чен, Хао; Рой, Аджит; Пэк, Чон-Бом; Чжу, Линь; Цюй, Цзя; Дай, Лиминг (22 ноября 2010 г.). «Контролируемый рост и модификация вертикально ориентированных углеродных нанотрубок для многофункциональных приложений». Материаловедение и инженерия: R: Отчеты. 70 (3–6): 63–91. Дои:10.1016 / j.mser.2010.06.003.
  2. ^ Йеллампалли (2011). «Углеродные нанотрубки - синтез, характеристика, применение». ИНТЕК: 148 –170.
  3. ^ Terrado, E .; Tacchini, I .; Benito, A. M .; Maser, W. K .; Мартинес, М. Т. (1 июля 2009 г.). «Оптимизация распределения наночастиц катализатора для получения роста плотноупакованных углеродных нанотрубок». Углерод. 47 (8): 1989–2001. Дои:10.1016 / j.carbon.2009.03.045.
  4. ^ Брониковски, Майкл Дж. (1 ноября 2006 г.). "CVD рост массивов пучков углеродных нанотрубок". Углерод. 44 (13): 2822–2832. Дои:10.1016 / j.carbon.2006.03.022.
  5. ^ Choi, G. S .; Чо, Ю. С .; Сын, К. Х .; Ким, Д. Дж. (1 апреля 2003 г.). «Массовое производство углеродных нанотрубок с использованием центрифугирования наночастиц». Микроэлектронная инженерия. 66 (1–4): 77–82. Дои:10.1016 / S0167-9317 (03) 00028-5.
  6. ^ Сюн, Гуан-Юн; Wang, D. Z .; Рен, З. Ф. (1 апреля 2006 г.). «Выровненные массивы миллиметровых углеродных нанотрубок, выращенные на монокристаллической магнезии». Углерод. 44 (5): 969–973. Дои:10.1016 / j.carbon.2005.10.015.
  7. ^ Ли, Цзин; Пападопулос, Крис; Сюй, Джимми (18 ноября 1999 г.). «Наноэлектроника: выращивание углеродных нанотрубок с Y-переходом». Природа. 402 (6759): 253–254. Дои:10.1038/46214. ISSN  0028-0836. S2CID  4430849.
  8. ^ Цюй, Лянти; Чжао, Е; Дай, Лиминг (1 августа 2006 г.). «Углеродные микроволокна, покрытые выровненными углеродными нанотрубками: на пути к многомерным, многокомпонентным и многофункциональным наноматериалам». Маленький. 2 (8–9): 1052–1059. Дои:10.1002 / smll.200600097. ISSN  1613-6829. PMID  17193168.
  9. ^ Чжун, Гофан; Се, Ронгси; Ян, Цзюньвэй; Робертсон, Джон (1 февраля 2014 г.). «Одноступенчатое CVD-выращивание лесов из углеродных нанотрубок высокой плотности на металлических покрытиях Ti посредством разработки катализаторов». Углерод. 67: 680–687. Дои:10.1016 / j.carbon.2013.10.057.
  10. ^ Альварес, Ноэ Т .; Гамильтон, Кристофер Э .; Пинта, Кэри Л .; Орбек, Элвин; Яо, Цзюнь; Frosinini, Aldo L .; Barron, Andrew R .; Тур, Джеймс М .; Хауге, Роберт Х. (11 июня 2010 г.). "Мокрые пленки-носители катализаторов для производства вертикально ориентированных углеродных нанотрубок". Прикладные материалы и интерфейсы ACS. 2 (7): 1851–1856. Дои:10.1021 / ам100128м. PMID  20540507.
  11. ^ Andrews, R .; Jacques, D .; Rao, A. M .; Дербишир, Ф .; Qian, D .; Fan, X .; Dickey, E.C .; Чен, Дж. (16 апреля 1999 г.). «Непрерывное производство ориентированных углеродных нанотрубок: шаг ближе к коммерческой реализации». Письма по химической физике. 303 (5–6): 467–474. Bibcode:1999CPL ... 303..467A. Дои:10.1016 / S0009-2614 (99) 00282-1.
  12. ^ Эрес, Дьюла; Пурецкий, А. А .; Geohegan, D. B .; Цуй, Х. (8 марта 2004 г.). «Контроль на месте эффективности катализатора при химическом осаждении из паровой фазы вертикально ориентированных углеродных нанотрубок на предварительно нанесенные металлические пленки катализатора». Письма по прикладной физике. 84 (10): 1759–1761. Дои:10.1063/1.1668325. ISSN  0003-6951.
  13. ^ Чжун, G .; Hofmann, S .; Ян, Ф .; Telg, H .; Warner, J. H .; Eder, D .; Thomsen, C .; Milne, W. I .; Робертсон, Дж. (11 сентября 2009 г.). «Ацетилен: ключевой предшественник роста лесов с одинарными углеродными нанотрубками». Журнал физической химии C. 113 (40): 17321–17325. CiteSeerX  10.1.1.708.519. Дои:10.1021 / jp905134b.
  14. ^ Dasgupta, K .; Кар, Сумитра; Венугопалан, Рамани; Bindal, R.C .; Prabhakar, S .; Tewari, P.K .; Bhattacharya, S .; Gupta, S.K .; Сатьямурти, Д. (30 апреля 2008 г.). «Самостоятельная геометрия ориентированных углеродных нанотрубок с большой площадью поверхности». Письма о материалах. 62 (12–13): 1989–1992. Дои:10.1016 / j.matlet.2007.10.057.
  15. ^ Vinten, P .; Lefebvre, J .; Финни, П. (17 февраля 2009 г.). «Кинетическая критическая температура и оптимизированный рост углеродных нанотрубок путем химического осаждения из паровой фазы». Письма по химической физике. 469 (4–6): 293–297. Дои:10.1016 / j.cplett.2008.12.095.
  16. ^ Чжан, Цян; Чжао, Мэн-Цян; Хуан, Цзя-Ци; Не, Цзин-Ци; Вэй, Фэй (1 апреля 2010 г.). «Массовое производство ориентированных массивов углеродных нанотрубок путем каталитического химического осаждения из паровой фазы в псевдоожиженном слое». Углерод. 48 (4): 1196–1209. Дои:10.1016 / j.carbon.2009.11.043.
  17. ^ Хата, Кендзи; Futaba, Don N .; Мизуно, Кохей; Намай, Тацунори; Юмура, Мотоо; Иидзима, Сумио (1 января 2004 г.). «Высокоэффективный синтез без примесей однослойных углеродных нанотрубок с использованием воды». Наука. 306 (5700): 1362–1364. Bibcode:2004Научный ... 306.1362H. CiteSeerX  10.1.1.467.9078. Дои:10.1126 / science.1104962. JSTOR  3839597. PMID  15550668. S2CID  34377168.
  18. ^ Avigal, Y .; Калиш, Р. (16 апреля 2001 г.). «Рост ориентированных углеродных нанотрубок путем смещения во время роста». Письма по прикладной физике. 78 (16): 2291–2293. Дои:10.1063/1.1365409. ISSN  0003-6951.
  19. ^ а б Чжун, Гофан; Ивасаки, Такаюки; Хонда, Котаро; Фурукава, Юкио; Охдомари, Ивао; Каварада, Хироши (8 апреля 2005 г.). «Низкотемпературный синтез чрезвычайно плотных и вертикально ориентированных однослойных углеродных нанотрубок». Японский журнал прикладной физики. 44 (4A): 1558–1561. Дои:10.1143 / jjap.44.1558. ISSN  1347-4065.
  20. ^ Ивасаки, Такаюки; Робертсон, Джон; Каварада, Хироши (6 февраля 2007 г.). «Кинетика роста 0,5 см вертикально ориентированных одностенных углеродных нанотрубок». Журнал физической химии B. 111 (8): 1907–1910. Дои:10.1021 / jp067776s. PMID  17279793.
  21. ^ Бер, Майкл Дж .; Голдинг, Э. Эшли; Мхоян, К. Андре; Айдил, Эрай С. (1 сентября 2010 г.). «Влияние водорода на наночастицы катализатора при росте углеродных нанотрубок». Журнал прикладной физики. 108 (5): 053303. Дои:10.1063/1.3467971. ISSN  0021-8979.
  22. ^ Ян, Зу-По; Ci, Lijie; Bur, James A .; Линь, Шон-Ю; Аджаян, Пуликель М. (9 января 2008 г.). «Экспериментальное наблюдение чрезвычайно темного материала, созданного с помощью массива нанотрубок низкой плотности». Нано буквы. 8 (2): 446–451. Bibcode:2008NanoL ... 8..446Y. Дои:10.1021 / nl072369t. PMID  18181658.
  23. ^ "АдВАНТА Блэк". Nano Lab. Получено 15 февраля 2017.
  24. ^ «Асиф Хан открывает супер-темный павильон Vantablack для Зимних Олимпийских игр 2018». Dezeen. 2018-02-07. Получено 2018-12-13.
  25. ^ Цзян, Кайли; Ван, Цзяпин; Ли, Цюньцин; Лю, Лян; Лю, Чанхун; Фань, Шушань (4 марта 2011 г.). «Сверхцентрированные массивы углеродных нанотрубок, пленки и пряжа: путь к применению». Передовые материалы. 23 (9): 1154–1161. Дои:10.1002 / adma.201003989. ISSN  1521-4095. PMID  21465707.
  26. ^ Лю, Кай; Сунь, Инхуэй; Чен, Лэй; Фэн, Чен; Фэн, Сяофэн; Цзян, Кайли; Чжао, Юнган; Фан, Шушан (01.02.2008). «Контролируемый рост супервыровненных массивов углеродных нанотрубок для производства непрерывных однонаправленных листов с настраиваемыми физическими свойствами». Нано буквы. 8 (2): 700–705. Дои:10.1021 / nl0723073. ISSN  1530-6984. PMID  18269255.
  27. ^ Цюй, Лянти; Дай, Лиминг; Стоун, Морли; Ся, Чжэньхай; Ван, Чжун Линь (10 октября 2008 г.). «Массив углеродных нанотрубок с прочным сцеплением при сдвиге и легким нормальным отрывом». Наука. 322 (5899): 238–242. Bibcode:2008Sci ... 322..238Q. Дои:10.1126 / science.1159503. ISSN  1095-9203. PMID  18845750. S2CID  9597020.
  28. ^ Qu, L .; Дай, Л. (2007). «Сухие клеи на основе углеродных нанотрубок Gecko-Foot с уникальными электрическими и тепловыми свойствами». Передовые материалы. 19 (22): 3844–3849. Дои:10.1002 / adma.200700023. ISSN  1521-4095.
  29. ^ а б Вэй, Чен; Дай, Лиминг; Рой, Аджит; Толле, Тиа Бенсон (13 января 2006 г.). «Многофункциональные химические сенсоры паров углеродных нанотрубок и полимерных композитов». Журнал Американского химического общества. 128 (5): 1412–1413. Дои:10.1021 / ja0570335. PMID  16448087.
  30. ^ Ван, Джозеф (1 января 2005 г.). «Электрохимические биосенсоры на основе углеродных нанотрубок: обзор». Электроанализ. 17 (1): 7–14. Дои:10.1002 / elan.200403113. ISSN  1521-4109.
  31. ^ Гудинг, Дж. Джастин; Вибово, Рахмат; Ян, Вэньронг; Лошич, Душан; Орбонс, Шеннон; Mearns, Freya J .; Shapter, Joe G .; Хибберт, Д. Бринн (1 июля 2003 г.). "Электрохимия белков с использованием выровненных массивов углеродных нанотрубок". Журнал Американского химического общества. 125 (30): 9006–9007. Дои:10.1021 / ja035722f. PMID  15369344.
  32. ^ Тонг, Дао; Чжао, Ян; Delzeit, Lance; Кашани, Али; Meyyappan, M .; Маджумдар, Арун (март 2007 г.). «Плотные вертикально выровненные многослойные массивы углеродных нанотрубок в качестве материалов для термоинтерфейса». IEEE Transactions по компонентам и упаковочным технологиям. 30 (1): 92–100. Дои:10.1109 / tcapt.2007.892079. ISSN  1521-3331. S2CID  31318302.
  33. ^ Иванов, Илья; Пурецкий, Александр; Эрес, Дьюла; Ван, Синь; Пан, Чжэнвэй; Цуй, Хунтао; Джин, Ронгинг; Хау, Джейн; Джохеган, Дэвид Б. (27 ноября 2006 г.). «Быстрый и высокоанизотропный перенос тепла через вертикально ориентированные массивы углеродных нанотрубок». Письма по прикладной физике. 89 (22): 223110. Дои:10.1063/1.2397008. ISSN  0003-6951.
  34. ^ Готов, W. J .; Turano, S.P .; Flicker, J.D .; Вагнер, Б. К .; Тонг, Вт .; Bhattacharjea, R .; Mordecai, B.J .; Kumsomboone, V. S .; МакЛеод, Т.А. (2007-03-01). "Массивы углеродных нанотрубок для фотоэлектрических приложений". JOM. 59 (3): 39–42. Дои:10.1007 / s11837-007-0037-0. ISSN  1543-1851. S2CID  138472915.
  35. ^ Кан, Сон Джун; Коджабас, Джошкун; Озель, Танер; Шим, Moonsub; Пимпаркар, Нинад; Алам, Мухаммад А .; Роткин, Слава В .; Роджерс, Джон А. (2007). «Высокопроизводительная электроника, использующая плотные, идеально выровненные массивы однослойных углеродных нанотрубок». Природа Нанотехнологии. 2 (4): 230–236. Дои:10.1038 / nnano.2007.77. PMID  18654268.
  36. ^ Яновская, Изабела; Чизари, Камбиз; Оливье, Жан-Юбер; Зиссель, Раймонд; Леду, Марк Жак; Фам-Хуу, Куонг (июль 2011 г.). «Новый пригодный для повторного использования катализатор Pd, нанесенный на вертикально ориентированные углеродные нанотрубки для реакций Хека с помощью микроволн». Comptes Rendus Chimie. 14 (7–8): 663–670. Дои:10.1016 / j.crci.2011.04.007. ISSN  1631-0748.
  37. ^ Гун, Куаньпин; Ду, Фэн; Ся, Чжэньхай; Дурсток, Майкл; Дай, Лиминг (6 февраля 2009 г.). "Массивы углеродных нанотрубок, легированных азотом, с высокой электрокаталитической активностью для восстановления кислорода". Наука. 323 (5915): 760–764. Дои:10.1126 / science.1168049. ISSN  0036-8075. PMID  19197058. S2CID  206517252.
  38. ^ Боуман, Р. Х. (2 августа 2002 г.). «Углеродные нанотрубки - путь к применению». Наука. 297 (5582): 787–792. Bibcode:2002Sci ... 297..787B. CiteSeerX  10.1.1.328.5437. Дои:10.1126 / science.1060928. PMID  12161643. S2CID  9522188.
  39. ^ Futaba, Don N .; Хата, Кендзи; Ямада, Такео; Хираока, Тацуки; Хаямидзу, Юхей; Какудатэ, Ёзо; Танаике, Осаму; Хатори, Хироаки; Юмура, Мотоо; Иидзима, Сумио (2006). «Однослойные углеродные нанотрубки с изменяемой формой и высокой плотностью упаковки и их применение в качестве электродов суперконденсатора». Материалы Природы. 5 (12): 987–994. Bibcode:2006НатМа ... 5..987F. Дои:10.1038 / nmat1782. PMID  17128258. S2CID  28831020.
  40. ^ Pitkänen, O .; Järvinen, T .; Cheng, H .; Lorite, G. S .; Dombovari, A .; Rieppo, L .; Talapatra, S .; Duong, H.M .; Тот, Г. (29 ноября 2017 г.). «Встроенные в кристалл вертикально ориентированные супер- и псевдоконденсаторы на основе углеродных нанотрубок». Научные отчеты. 7 (1): 16594. Дои:10.1038 / с41598-017-16604-х. ISSN  2045-2322. ЧВК  5707404. PMID  29185493.
  41. ^ Welna, Daniel T .; Цюй, Лянти; Тейлор, Барни Э .; Дай, Лиминг; Дурсток, Майкл Ф. (01.02.2011). «Вертикально ориентированные электроды из углеродных нанотрубок для литий-ионных аккумуляторов». Журнал источников энергии. 196 (3): 1455–1460. Дои:10.1016 / j.jpowsour.2010.08.003. ISSN  0378-7753.