풀러렌 완두콩

피포드 단일벽 탄소나노튜브(SWNT)는 C60의 발견 이후 상당한 관심을 끌었다. 단일벽 탄소나노튜브는 외부 조건과 격리된 빈 공간을 제공합니다. 이 넓은 내부 공간은 다른 구조로 채워질 수 있으며 분자는 캡핑 제거를 통해 도입될 수 있습니다. 풀러렌은 적합한 직경으로 인해 캡슐화에 가장 유리한 분자입니다. 풀러렌을 캡슐화하는 이러한 단일벽 탄소 나노튜브를 풀러렌 peapods라고 합니다. 이러한 고체의 물리적 특성은 네트워크 차원에 크게 의존합니다. 풀러렌-완두콩은 네트워크 차원이 혼합되어 있기 때문에 매우 흥미로운 물리적 특성을 가지고 있습니다. 일반적으로 직경이 선택된 나노튜브를 꼬투리로 사용하여 합성됩니다. 고해상도 투과 전자 현미경 연구는 나노튜브 내부의 고밀도 풀러렌 사슬이 거시적 평균에서 C60 분자의 최대 60%를 채우는 것으로 나타났습니다. 일본 팀은 나노튜브 특성을 제어하는 ​​새로운 방법을 기대하면서 금속 원자를 둘러싸고 있는 순수한 탄소 구체인 메탈로풀러렌(metallofullerene)으로 나노튜브를 채웠다고 보고했습니다. 이 작업은 튜브의 열린 공간을 활용하고 특성을 더 잘 제어할 수 있는 새로운 방법을 보여주었습니다. 나고야 대학 연구원들은 가돌리늄 원자를 포함하는 C82 버키볼을 나노튜브 내부에 배치하여 버키볼의 전자 구조를 변화시켰습니다.캡슐화 풀러렌, 면체 금속 풀러렌 또는 알칼리 할로겐화물과 같은 여러 분자가 SWCNT 내부에 성공적으로 삽입되었습니다. 내부에 채워진 구조는 SWCNT의 기계적 및 전자적 특성을 변경하거나 향상시킬 수 있거나 비교적 높은 온도에서 처리될 때 이러한 매개변수의 미세 조정을 허용할 수 있습니다. 독일 울름 대학의 연구원들은 중금속 디스프로슘의 단일 원자를 82개의 탄소 원자로 구성된 속이 빈 풀러렌 구 안에 가두었고, 풀러렌이 이들을 따라 묶인 단일벽 탄소 나노튜브 안에 일련의 디스프로슘 씨드 케이지를 넣었습니다. 나노튜브 형성 peapod.합성 SWCNT 내부에서 가장 많이 연구된 구조는 C60 풀러렌입니다. 생성된 재료를 C60 peapod라고 합니다. 충전은 C60과 SWCNT를 혼합하여 수행합니다. 이후 혼합물을 비우고 며칠 동안 승화점 C60 이상으로 가열합니다. peapod 합성에는 SWCNT의 열처리가 필요하고 풀러렌은 진공 상태에서 함께 밀봉되지만 이 방법은 대규모 생산 목적으로 채택할 수 없습니다. 또한 완두콩 생산의 경우 알려지지 않은 풀러렌이 가장 바람직하지 않은 불순물입니다. 일반적인 생산 공정에서 SWNT에서 알려지지 않은 풀러렌을 제거하기 위해 그을음을 진공에서 가열한 다음 풀러렌이 없는 그을음을 H2O2 수용액에서 환류하여 비정질 탄소 입자를 제거합니다. 마지막으로 정제된 SWNT는 얇은 검은 종이로 만들어진 다음 진공에서 건조됩니다. 산화 처리는 SWNT의 캡을 파괴하고 HCl 처리는 벽의 결함을 증가시키기 때문에 정제된 SWNT는 이미 풀러렌을 위한 충분한 수의 입구를 갖고 있다. 풀러렌 분말(풀러렌 공급원으로서 순도 99%의 C60 및 C70 분말)이 함유된 석영 앰플에 SWNT 종이를 넣고 앰플을 비운다. 건조 과정을 거친 후 풀러렌 분말을 증발시켜 SWNT 종이에 필름으로 만듭니다. 앰플은 밀봉되고 최대 650 °C의 용광로에서 가열됩니다. 2시간 동안 온도를 유지한 후, 앰플을 실온으로 냉각시킨다. SWNT 종이는 SWNT 표면에 코팅된 풀러렌을 제거하기 위해 1시간 동안 톨루엔에서 초음파 처리됩니다. 여과 후 peapod 종이 한 장을 얻습니다. 그런 다음 peapod 종이를 진공에서 가열하여 톨루엔을 제거합니다. 샘플 준비 풀러렌 peapods의 저온 합성을 위해 상용 SWCNT 재료는 아크 방전 방법으로 준비되고 반복되는 고온 공기 및 산 세척 처리를 사용하여 정제됩니다. 초기 순도가 낮은 SWCNT 재료는 H2O2 환류와 HCl 산 에칭을 3회 반복하여 정제합니다. 그런 다음 물질을 여과하고 동적 진공에서 탈기합니다. SWCNT 정제의 효과적인 튜브 끝 개방 부작용과 일치하는 두 가지 충전 방법을 채택할 수 있습니다. 금속 풀러렌 및 클러스터 풀러렌을 포함한 다른 풀러렌으로 SWCNT를 채우는 것이 가능합니다. 이러한 충전 절차의 성공은 다시 시작 SWCNT의 직경 분포와 관련이 있습니다.충전 방법 증기 충전 증기 충전에 의해 기상에서 풀러렌을 채우려면 가스를 제거하고 약간 높은 온도에서 유지한 후 석영 앰플에서 풀러렌으로 SWCNT 재료를 밀봉해야 합니다. 생성된 물질은 미반응 풀러렌을 제거하기 위해 톨루엔에서 초음파 처리되고, 여과되고, 완두콩에 관찰 가능한 효과 없이 미반응 풀러렌 입자를 제거하기 위해 동적 진공에서 톨루엔에서 건조됩니다.용매 충전 용매 충진에 의해 n-헥산에서 SWCNT에 풀러렌 충진은 SWCNT 재료와 n-헥산을 C60 또는 C70과 혼합하여 달성됩니다. 받은 그대로의 SWCNT 재료는 습기로부터 멀리 유지하기 위해 건조되어야 합니다. SWCNT의 동적 진공 탈기는 아마도 물이 나노튜브로 들어가기 때문에 물로 헹구면 더 이상의 용매 충전성을 방지하기 때문에 용매 충전에 중요합니다. SWCNT, 풀러렌 및 n-헥산 혼합물을 초음파 처리하여 C60이 부분적으로 용해됩니다. C60 용액에서 용해되지 않은 C60 및 SWCNT 혼합물을 환류시키고 여과된 버키 페이퍼를 공기 중에서 건조시킨다. 버키 페이퍼를 덮고 있는 캡슐화되지 않은 C60은 위에서 언급한 톨루엔에서의 초음파 처리 또는 동적 진공 처리의 두 가지 방법으로 제거됩니다.용도 풀러렌 peapods는 고온 어닐링 후 이중벽 탄소 나노튜브(DWCNT) 구조로 변형될 수 있습니다. 풀러렌은 전자적 특성에 영향을 미치지 않으면서 내부 나노튜브로 합쳐지지만 튜브 시스템의 기계적 특성을 크게 향상시킵니다. 이러한 향상된 기계적 안정성으로 인해 DWCNT는 미래 전자공학, 스캐닝 프로브 현미경 검사용 프로브 팁, 전계 방출 장치 등의 응용 분야에 대한 유망한 후보가 되었습니다. 이러한 물질이 더 높은 스핀 농도에서 이용 가능할 때 양자 컴퓨팅의 기본 요소가 될 수 있다고 추측되었습니다. 용매 준비 peapod를 증기 준비 재료와 동일한 수율로 DWCNT로 변환하면 고순도 및 매우 완벽한 산업용 DWCNT 생산에 사용할 수 있습니다. 나노튜브 내부의 풀러렌은 분자가 사이에 둘러싸이도록 강한 압력으로 압축될 수 있으며 이러한 극한 압력에 의해 화학 반응이 유도되어 완두콩을 효과적인 오토클레이브로 만들 수 있습니다. 메탈로풀러렌을 둘러싸고 있는 Peapods는 메탈로풀러렌에서 탄소 나노튜브로의 전자 전달로 인해 밴드갭 변조를 나타냅니다. 이러한 peapods는 새로운 장치 속성을 가진 FET에 적용되었습니다.