单壁碳纳米管AFM纳米探针长度和空间功能的控制

碳纳米管中的电子输运--结构形变和管手性的影响

Electronic transport through carbon nanotubes -- effects of structural deformation and tube chirality

使用经典力场和密度泛函理论（DFT）相结合的原子模拟表明，碳原子基本上保持sp2协调无论是弯曲的管或管推动原子尖锐的AFM针尖。随后的格林函数为基础的运输计算表明，扶手椅管的电导没有显着下降，而锯齿形管的电导可以下降几个数量级的AFM推管。这种效应可以归因于在尖端变形下管的简单拉伸，这在费米表面处打开了能隙。

Single-walled Ising nanotube with opposite sign of interactions using Wang-Landau algorithm

The effect of opposite sign of interactions in a single-walled Ising nanotube is investigated using the Wang-Landau algorithm. The thermodynamic observables are calculated from the estimated density of states (DOS) with and without the presence of an external magnetic field. Irrespective of the applied magnetic field, a symmetric trend of DOS is observed for opposite sign of interactions which is in contrast to the asymmetric trend for same sign of interactions. Further, two types of anti-ferromagnetic (AFM) orderings, namely A-type and C-type anti-ferromagnetic order, are observed for opposit…

由解链碳纳米管制备的定向石墨烯纳米带和交叉棒

Aligned Graphene Nanoribbons and Crossbars from Unzipped Carbon Nanotubes

通过将对齐的单壁和少壁碳纳米管（CNT）阵列解压缩来制备对齐的石墨烯纳米管（GNR）阵列。通过聚合物保护的Ar等离子体蚀刻方法实现了纳米管解链，并且将所得纳米管阵列转移到任何衬底上。原子力显微镜（AFM）成像和拉曼映射在相同的碳纳米管之前和之后unzipping证实，约80%的碳纳米管打开，形成单层亚10纳米GNRs。由GNR制成的电气器件（在高温下在H2中退火后）在室温下显示出高达103的开/关电流（Ion/Ioff）比，表明窄GNR的半导体性质。通过将GNR阵列分别转移到GNR和CNT阵列上，制备了新型GNR-GNR和GNR-CNT交叉杆。有序石墨烯纳米结构的生产可以允许GNR大规模集成到纳米电子或光电子中。

Local ultra-densification of single-walled carbon nanotube films: modeling and experiment

Fabrication of nanostructured metasurfaces poses a significant technological and fundamental challenge. Despite developing novel systems that support reversible elongation and distortion, their nanoscale patterning and control of optical properties remain an open problem. Herein we report the atomic force microscope lithography (AFML) application for nanoscale patterning of single-walled carbon nanotube films and the associated reflection coefficient tuning. We present models of bundling reorganization, formed-pattern stability, and energy distribution describing mechanical behavior with mesos…

基于碳纳米管尖端热探针的超高热分辨率扫描探针显微术

Ultra High Thermal Resolution Scanning Probe Microscopy via Carbon Nanotube Tipped Thermal Probes

我们提出了一种新的概念，扫描热纳米探针，利用极端的热传导的碳纳米管（CNT）之间的探针和样品的通道热量。CNT在扫描热显微镜（SThM）中的集成克服了标准SThM探针的主要缺点，其中顶端SThM探针的低热导率是主要限制因素。CNT（CNT-SThM）的集成将SThM灵敏度扩展到更高热导率材料（例如金属、半导体和陶瓷）中的热输运测量，同时还提高了空间分辨率。使用CNT-SThM探针对超大规模集成（ULSI）互连中的热传输进行的研究显示了陶瓷层中的热传输的精细细节，这对于减轻ULSI金属电流引线中的电迁移至关重要。对于几层石墨烯，CNT-SThM探针的热传输灵敏度和空间分辨率与标准SThM探针相比表现出显著优异的热分辨率，实现了20-30 nm的形貌和~30 nm的热空间分辨率（与标准SThM探针的50-100 nm相比）。CNT出色的轴向导热性、高纵横比和坚固性使CNT-SThM成为测量纳米级热物理性质的完美热探针，也是下一代热显微镜的优秀候选者。

原子力纳米显微镜

Atomic Force Nanoscope

原子力显微镜（AFM）允许通过测量由近场相互作用力引起的纳米机械振荡器的扰动来探测原子尺度的物质。为了提高原子力显微镜的灵敏度和分辨率，不得不引入一类新的谐振器，其尺寸远低于微米尺度。在这种情况下，纳米管谐振器是最终的机械振荡器，因为它们的一维性质，小质量和几乎完美的结晶度，加上功能化的可能性，这些特性使它们成为超灵敏，按需力传感器的完美候选者。然而，它们的微小尺寸使得机械性能的测量成为一项非常具有挑战性的任务，特别是当在环境温度下在无腔几何形状中工作时。通过使用高度聚焦的电子束，我们表明，纳米管的机械响应可以定量测量，同时接近表面样品。通过将电子束检测单个纳米管与自定义AFM耦合，我们可以通过实时测量纳米谐振器的机械性能来成像样品的表面形貌。非常小的尺寸和质量与电子束检测方法的高分辨率相结合，为开发新型原子力纳米镜（AFN）提供了前所未有的机会。

单壁碳纳米管样品纯化

Single-Walled Carbon Nanotube Sample Purification

如何从生长的单壁碳纳米管（SWCNT）材料中去除杂质和聚集体仍然是纳米管研究和应用中的一个重要挑战。我们报告了一种简单但有效的纯化方法，使用永磁体去除纳米管聚集体，以及残留的金属催化剂，从表面涂覆的水性单壁碳纳米管悬浮液。样品的特征在于光学吸收，荧光和拉曼光谱; AFM和近红外荧光显微镜;和TGA。我们发现，磁性纯化得到的样品具有降低的吸收背景和高的荧光效率相比，那些制备的超离心。磁性处理的HiPco样品中的纳米管至少80%是个性化的。我们建议，单壁碳纳米管聚集体被优先去除，因为它们含有不成比例的铁磁性催化剂颗粒的量。与超离心相比，磁处理在成本、简单性、能耗和可扩展性方面具有主要优势。

单壁碳纳米管在电子束图案化SiOx/Si基底上的定点森林组装

Site-specific Forest-assembly of Single-Wall Carbon Nanotubes on Electron-beam Patterned SiOx/Si Substrates

基于在SiOx/Si衬底上的电子束直写，在表面氧化物层上产生铁阳离子（Fe 3+离子）的有利吸收位点。这使得Fe 3+辅助的单壁碳纳米管（SWNT）探针的自组装阵列得以生产。俄歇研究表明，入射的高能电子耗尽了氧，在SiOx层表面的Si原子周围产生了更多的悬挂键。这导致了一个明显的差异，在摩擦力从未曝光的地区，通过横向力显微镜（LFM）测量。原子力显微镜（AFM）证实，照射域吸收相当多的Fe 3+离子浸入pH 2.2的FeCl 3水溶液后。这使得在随后用弱碱性二甲基甲酰胺（DMF）溶液洗涤时，FeO（OH）/FeOCl沉淀物（主要是FeO（OH））的产率更高。这种选择性的金属功能化为随后的图案化森林组装的单壁碳纳米管的共振拉曼光谱所证明的基础。

一种简单可靠的碳纳米管导电SPM探针制备方法

Simple and reliable method of conductive SPM probe fabrication using carbon nanotubes

我们展示了扫描探针显微镜（SPM）导电探针制造的过程中，一个单一的多壁碳纳米管（MWNT）的硅悬臂金字塔。使用电泳技术从MWNT悬浮液中形成可靠地附着到金属覆盖的金字塔的纳米管束。它示出的酒窝铝样品可以用于缩短/修改的纳米管束通过施加脉冲电压之间的探针和样品，并通过原子力显微镜（AFM）成像的样品用于控制探针的形状。它允许制造适合于SPM成像在接触和调制制度的探针。大多数这样的探针是导电的，在SPM成像的数小时内导电性不会降低。

变形碳纳米管波导中的量子干涉

Quantum interference in deformed carbon nanotube waveguides

两种变形碳纳米管（CNT）中的量子干涉（QI），即，轴向拉伸和AFM针尖变形的碳纳米管，已被研究的π电子和四轨道紧束缚（TB）方法。研究发现，快速电导振荡（RCO）周期对外加应变非常敏感，且与形变程度成反比减小，可作为精确检测形变碳纳米管形变程度的有力实验工具。此外，sigma-pi耦合效应被发现是可以忽略不计的轴向拉伸应变下，而它的尖端变形的碳纳米管的输运性质的工作。

用化学气相沉积法生长部分Fe填充的MWCNT的温度依赖性

Growth temperature dependence of partially Fe filled MWCNT using chemical vapor deposition

研究了生长温度对Fe填充多壁碳纳米管生长行为的影响。碳纳米管（CNT）的合成在热化学气相沉积（CVD）反应器中在650至950 ° C的温度范围内进行，使用丙烷作为碳源，Fe作为催化剂材料，并且Si作为催化剂载体。原子力显微镜（AFM）分析的催化剂表明，在高温下簇催化剂聚结，形成宏观岛。场发射扫描电子显微镜（FESEM）的结果表明，随着生长温度的升高，纳米管的平均直径增加，但其密度下降。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的研究表明，纳米管具有多壁结构与部分Fe填充所有的生长温度。所生长的材料的X射线衍射（XRD）图案表明它们本质上是石墨。通过拉曼光谱对碳纳米管的表征表明，就质量而言，Fe填充碳纳米管的最佳生长温度为850 1 ℃。提出了一个简单的铁填充碳纳米管生长模型。

扫描探针上电场和针尖几何形状对碳纳米管纳米纤丝介电泳生长的影响

Electric field and tip geometry effects on dielectrophoretic growth of carbon nanotube nanofibrils on scanning probes

单壁碳纳米管（SWNT）纳米纤维组装到各种导电扫描探针，包括原子力显微镜（AFM）的尖端和扫描隧道显微镜（STM）针使用正介电泳（DEP）。施加的电场的大小在1-20 V的范围内变化，以研究其对组装的SWNT纳米纤丝的尺寸的影响。随着电压从5 V增加到18 V，长度和直径都渐近地增长。低于4 V，由于相对于布朗运动的相对弱的DEP力，不能实现SWNT纳米纤丝的稳定附着。在20 V和更高的电压下，低质量的纳米原纤由掺入大量杂质产生。对于中间电压，实现了最佳的纳米原纤维，虽然关键是这个组件是在尖端浸没在单壁碳纳米管悬浮液滴的润湿行为。这个过程进行了监测，在现场相关的润湿角和探针的几何形状（锥角和尖端高度），揭示了探针与窄锥角和长柄是最佳的。有人提出，这是由于探针顶端的润湿较少，因此减少了毛细作用力，特别是在纳米原纤拉伸过程中的力瞬变。相对刚性的探针（力常数>= 2 N/m）在润湿和去润湿时没有表现出可感知的悬臂弯曲，导致最稳定的过程控制。

碳纳米管-石墨烯异质结构的气相合成

Gas-phase synthesis of carbon nanotube-graphene heterostructures

石墨烯和碳纳米管（CNTs）具有相同的六方碳晶格原子结构。然而，它们的合成在许多方面不同，包括催化剂的形状和大小。在这里，我们展示了一种浮动催化剂化学气相沉积（FCCVD）技术，用于无衬底，单步生长的CNT-石墨烯异质结构（CNT-G-H），使用乙烯作为碳源。CNT-G-H的形成通过晶格分辨（扫描）透射电子显微镜（STEM）和电子衍射实验直接证明，并通过原子力显微镜（AFM）证实。我们的实验表明，石墨烯纳米片的相对数密度可以通过优化合成条件来调节。由于在应用的过程中，结构的形成发生在气体悬浮液中，合成的CNT-G-H膜可以在环境温度下以任意厚度沉积在任何表面上。此外，这种具有很强通用性的CNT-G-H合成工艺也已在多种催化剂和装置的乙烯基FCCVD多系统中实现。

在预处理的Ni覆盖层上由丙烷分解合成碳纳米管

Carbon nanotube synthesis from propane decomposition on a pre-treated Ni overlayer

采用常压化学气相沉积法（APCVD）在Si（111）衬底上生长了碳纳米管（CNTs）。在生长CNT之前，通过蒸发在Si（111）衬底上沉积Ni的薄膜并在900°C下热处理。纳米管的生长在850°C下使用丙烷作为碳源进行。通过原子力显微镜（AFM）分析了热处理前后催化剂颗粒在Si衬底上的分布。所生长材料的X射线衍射（XRD）图案显示它们本质上是石墨。场发射扫描电子显微镜（FESEM）被用来调查的生长过程中，它被发现，催化颗粒总是位于尖端的管，从而暗示尖端生长机制。从显微拉曼光谱分析中获得的证据，从多壁纳米管（MWNTs）在生长的样品中的径向呼吸模式的存在。最后，高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）分析证实，碳纳米管的石墨烯层是有序的，具有典型的0.34 nm的间距。

预热对化学气相沉积法催化生长部分填充碳纳米管的影响

Pre-heating effect on the catalytic growth of partially filled carbon nanotubes by chemical vapor deposition

研究了Fe催化膜在成核前的高温氢处理过程中的表面重构及其对丙烷常压化学气相沉积法（APCVD）制备的部分填充碳纳米管（CNTs）生长形貌的影响。结果表明，催化剂膜的预热对碳纳米管的粒径分布有很大的影响，从而决定了碳纳米管的生长形态。通过原子力显微镜（AFM）在热处理之前和之后分析在Si衬底上的催化剂颗粒的分布，其揭示热处理导致催化剂簇聚结并形成宏观岛。所生长材料的X射线衍射（XRD）图案表明它们本质上是石墨。扫描电子显微镜（SEM）分析表明，生长密度强烈依赖于Fe催化剂膜的预热处理。通过高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量观察到部分催化剂填充的多壁碳纳米管。碳纳米管的石墨化程度也取决于预热，如拉曼分析所示。提出了一个简单的模型，部分催化剂填充的纳米管的生长。

气流引导下从非金属种子生长定向碳纳米管

Gas flow-directed growth of aligned carbon nanotubes from nonmetallic seeds

本研究首次利用纳米金刚石作为非金属种子，通过风筝生长法成功制备了无金属杂质的长定向碳纳米管，并开发二次电子产额分析法验证了非金属种子的顶端生长机制，简化了器件制备过程。