Siirry päänavigointiin Siirry hakuun Siirry pääsisältöön

Silicon Substitution in Nanotubes and Graphene via Intermittent Vacancies

  • Heena Inani
  • , Kimmo Mustonen*
  • , Alexander Markevich
  • , Er Xiong Ding
  • , Mukesh Tripathi
  • , Aqeel Hussain
  • , Clemens Mangler
  • , Esko I. Kauppinen
  • , Toma Susi
  • , Jani Kotakoski
  • *Tämän työn vastaava kirjoittaja
  • University of Vienna

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

32 Sitaatiot (Scopus)
231 Lataukset (Pure)

Abstrakti

The chemical and electrical properties of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) and graphene can be modified by the presence of covalently bound impurities. Although this can be achieved by introducing chemical additives during synthesis, it often hinders growth and leads to limited crystallite size and quality. Here, through the simultaneous formation of vacancies with low-energy argon plasma and the thermal activation of adatom diffusion by laser irradiation, silicon impurities are incorporated into the lattice of both materials. After an exposure of ∼1 ion/nm2, we find Si-substitution densities of 0.15 nm-2 in graphene and 0.05 nm-2 in nanotubes, as revealed by atomically resolved scanning transmission electron microscopy. In good agreement with predictions of Ar irradiation effects in SWCNTs, we find Si incorporated in both mono- and divacancies, with ∼2/3 being of the first type. Controlled inclusion of impurities in the quasi-1D and -2D carbon lattices may prove useful for applications such as gas sensing, and a similar approach might also be used to substitute other elements with migration barriers lower than that of carbon.

AlkuperäiskieliEnglanti
Sivut13136-13140
Sivumäärä5
JulkaisuJournal of Physical Chemistry C
Vuosikerta123
Numero20
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - 23 toukok. 2019
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Rahoitus

M.T. and T.S. acknowledge the Austrian Science Fund (FWF) project P 28322-N36 for funding, and T.S. and A.M. also the European Research Council (ERC) grant no. 756277-ATMEN. E.I.K., E.D., and A.H. acknowledge the support from the Academy of Finland via projects 286546-DEMEC and 292600-SUPER, from TEKES Finland via projects 3303/ 31/2015 (CNT-PV) and 1882/31/2016 (FEDOC), and the Aalto Energy Efficiency (AEF) Research Program through the MOPPI project. A.M. and T.S. acknowledge the Vienna Scientific Cluster for computer time. J.K., H.I., and K.M. were supported by the FWF project I3181 and the Wiener Wissenschafts-, Forschungs-und Technologiefonds (WWTF) project MA14-009, and K.M. further by the Finnish Cultural Foundation through a grant from the Finnish Postdoc Pool and J.K. through FWF project P31605. H.I. further acknowledges support from the Vienna Doctoral School in Physics.

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Silicon Substitution in Nanotubes and Graphene via Intermittent Vacancies'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • FEDOC / Kauppinen

    Kauppinen, E. (Vastuullinen johtaja), Liao, Y. (Projektin jäsen), Khan, S. A. (Projektin jäsen), Zhang, Q. (Projektin jäsen), Raula, J.-J. (Projektin jäsen) & Laiho, P. (Projektin jäsen)

    01/06/201631/12/2018

    Projekti: Business Finland: Other research funding

  • CNT-PV: CNT-PV

    Kauppinen, E. (Vastuullinen johtaja), Zhang, Q. (Projektin jäsen) & Wei, N. (Projektin jäsen)

    01/01/201631/12/2017

    Projekti: Business Finland: Other research funding

  • Kestävän kehityksen mukaiset platinaryhmän metalleja sisältämättömät katalyytit

    Kauppinen, E. (Vastuullinen johtaja), Datta, S. (Projektin jäsen), Khan, S. A. (Projektin jäsen) & Liao, Y. (Projektin jäsen)

    01/09/201531/08/2019

    Projekti: Academy of Finland: Other research funding

Siteeraa tätä