A Mechanism for Cutting Carbon Nanotubes with a Scanning Tunneling Microscope
我们讨论了单壁碳纳米管的扫描隧道显微镜的尖端的电压脉冲的局部切割。尖端电压（$\mid V \mid \ge $ ~3.8 eV）是切割过程中的关键物理量。在回顾了几种可能的物理机制后，我们得出结论，切割过程依赖于通过非弹性隧穿电子和弹性形变由于尖端和样品之间的电场引起的局部粒子-空穴激发的组合来削弱碳-碳键。碳网络通过形成拓扑缺陷释放部分诱导的机械应力，拓扑缺陷充当用于形成位错的成核中心，位错动态地向键断裂传播。
2000-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Honeycomb lattice of graphite probed by scanning tunneling microscopy with a carbon nanotube tip
碳纳米管（CNT）针尖是通过化学气相沉积在蚀刻钨丝的顶点处制造的，并用于扫描隧道显微镜。在T=79 K时，用CNT针尖分辨STM图像中的石墨蜂窝晶格。源自CNT的p轨道的优异空间分辨率是STM图像中石墨蜂窝晶格的图像的原因。CNT尖端对于晶格常数小的样品的成像是有用的，并且由于其具有尖锐的p轨道的优越空间分辨率，可以获得具有轨道排序的样品中的轨道信息。
2013-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High frequency Scanning Gate Microscopy and local memory effect of carbon nanotube transistors
我们使用阻抗谱来测量单壁碳纳米管场效应晶体管（swCN-FET）的高频特性。此外，我们扩展扫描栅显微镜（SGM）的频率高达15 MHz，并使用它的图像的SWCN-FET电路的阻抗变化引起的SGM尖端栅极。在早期的报告相比，这两个实验的结果是一致的一个简单的RC并联电路模型的SWCN-FET的，与时间常数为0.3毫秒。我们还使用SGM提示显示本地性质的记忆效应通常观察到的SWCN-FET的，这意味着基于纳米管的存储单元可以被小型化到几十纳米的顺序的尺寸。
2005-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Rapid Reconstruction of 3-D Membrane Pore Structure Using a Single 2-D Micrograph
传统的二维扫描电子显微镜（SEM）通常用于快速和定性地评价膜孔结构。可以从SEM中提取孔径的定量2-D分析，但没有关于3-D空间排列和连接性的信息，这对于理解膜孔结构至关重要。同时，通过断层扫描进行实验性三维重建是复杂的、昂贵的，并且不容易获得。在这里，我们使用数据科学工具来演示使用从3D断层扫描数据集中提取的单个2D图像对膜的3D结构进行原理性重建的证明。重建和实验的3-D结构，然后直接比较，与重要的性能，如平均孔半径，平均喉半径，配位数和曲折度的差异小于15%。开发的算法将显着提高膜社区的能力，以表征膜，加速膜的设计和合成所需的结构和传输性能。
2023-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Cs+ sputtered clusters from multi-walled carbon nanotubes and graphite
实验与多壁碳纳米管和石墨作为目标的负离子源与铯溅射已经表明，纳米半径和微米长度的纳米管可以与微米尺寸的石墨颗粒进行比较，以了解辐射效应，包括碳簇的形成，溅射和由此产生的结构变化。铯在表面上的吸附和高能铯离子的轰击同时被证明在碳原子和团簇的团簇形成和溅射中发挥作用，铯取代的碳团簇作为阴离子。溅射物种的定性和定量输出与它们各自的结构有关。结构的变化显示发生在多壁碳纳米管和看到在SEM显微照片。重轰击多壁碳纳米管的个体特性可能已经让位于合并结构，而重辐照石墨颗粒尺寸对结构的影响需要进一步研究
2016-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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。
2011-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Forescattered electron imaging of nanoparticles in a scanning electron microscopy
在这项研究中，我们已经使用了一个Zr-Nb合金含有定义明确的纳米析出物作为模型材料，在其中研究成像对比度反转（原子序数或衍射对比度）观察到的forescattered电子成像系统，ARGUSTM，在扫描电子显微镜（SEM）成像时，薄箔的传输几何形状。这项研究是基于蒙特卡罗模拟和分析的显微照片实验获得不同的成像条件下。基于这些结果，提出了提高原子序数或衍射对比度的成像条件。从ARGUSTM扫描电镜成像系统获得的数据也进行了比较，从标准的透射电子显微镜和扫描透射电子显微镜成像相同的材料的结果。这些结果证明了ARGUSTM系统研究纳米尺度材料微观结构的能力。
2019-04-11 cond-mat.mtrl-sci
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。
2013-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3D characterization of CdSe nanoparticles attached to carbon nanotubes
通过高分辨透射电子显微镜和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜层析成像技术，研究了碳纳米管上的CdSe纳米颗粒的晶体结构。在溶液中与碳纳米管一起生长的CdSe棒状纳米颗粒经历形态转变并附着在碳表面。电子断层扫描显示纳米颗粒是基于六边形的，其中（001）平面与外部石墨烯层外延匹配。
2009-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Local pressure-induced metallization of a semiconducting carbon nanotube in a crossed junction
用弹性和非弹性扫描隧道谱研究了半导体碳纳米管交叉结的电子态密度和振动态密度。在结处的纳米管的强径向压缩诱导局部金属化空间上被限制到几nm。局部电子的修改与所观察到的径向呼吸和G-带声子模式，反应非常敏感的局部机械变形的变化。此外，实验还揭示了镜像电荷对纳米管-金属界面接触电势的重要贡献。
2005-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Encapsulation of the Graphene Nanoribbon Precursor 1,2,4-trichlorobenzene in Boron Nitride Nanotubes at Room Temperature
通过液相包覆和随后的1，2，4-三氯苯退火在氮化硼纳米管内部制备石墨烯纳米带。产物用高分辨率透射电子显微镜成像，并通过光学吸收和拉曼光谱进行表征。用能量色散X射线光谱（EDS）和扫描透射电子显微镜（STEM）检测氮化硼纳米管内部的含碳材料。观察到的结构扭曲下的电子束和纳米带的特征出现在拉曼光谱。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Identification of Electron Donor States in N-doped Carbon Nanotubes
采用热裂解法制备了氮掺杂碳纳米管，并用扫描电镜和透射电镜对其进行了表征。掺杂的纳米管都是金属的，并在费米能级附近表现出强的电子施主态。利用紧束缚和从头计算，我们观察到，吡啶类N结构负责的金属行为和费米能级附近的突出特点。这些富含电子的结构是n型纳米管的第一个例子，它可以为真正的分子异质结器件铺平道路。
2000-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Microtribological Property of Vertically Aligned Carbon Nanotube Film
研究了垂直取向碳纳米管（VACNT）薄膜的微摩擦学性能。通过测量力-位移曲线获得粘附力。摩擦实验在往复滑动配置进行。研究了针尖半径、施加力、扫描速度和相对湿度的影响。基于在扫描电子显微镜（SEM）中进行的摩擦学实验，讨论了VACNT薄膜的摩擦模型。
2008-05-05 cond-mat.mtrl-sci
AutoRASOR: Autonomous Rapid Scanning Electron Microscope Operator
University of Toronto（多伦多大学）；Hitachi High-Tech Canada, Inc.（日立高新加拿大公司）；CanmetMATERIALS, Natural Resources Canada（加拿大自然资源部CanmetMATERIALS研究中心）；Data Science Institute, University of Toronto（多伦多大学数据科学研究所）
AutoRASOR提出一种任务无关的自主扫描电镜流程，利用视觉基础模型和主动学习策略，无需预训练即可高效捕获未知样品的多尺度形态，生成信息丰富的多尺度数据集。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci eess.IV
Leakage-Safe Machine Learning for Hydrogen Embrittlement Detection in 316L Stainless Steel: A Region-Held-Out Evaluation of Texture and Deep Features in SEM Micrographs
Institute of Physics, Bahauddin Zakariya University（巴哈丁·扎卡里亚大学物理研究所）
针对SEM图像分类中的信息泄漏问题，提出区域留出协议（LORO），在316L不锈钢氢脆检测中，LBP+SVM以0.79平衡准确率优于深度学习模型，并经置换检验验证，证明纹理特征可有效识别充氢特征。
2026-09-25 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Soft X-ray spectro-ptychography on boron nitride nanotubes, carbon nanotubes and permalloy nanorods
相对于扫描透射X射线显微镜（STXM）提供的信息，光谱重叠关联成像提供了改进的空间分辨率和附加的相位光谱信息。然而，在软X射线能量的较低范围（例如，低于200 eV至600 eV）对具有弱散射信号的样品的影响可能具有挑战性。我们提出了软X射线重叠关联成像的结果，在低至180 eV的能量和说明的能力与结果坡莫合金纳米棒（Fe 2p），碳纳米管（C 1s），和氮化硼竹纳米结构（B 1s，N1s）。我们描述了低能量X射线光谱重叠关联成像的优化，并讨论了与测量方法，重建算法及其对重建图像的影响相关的重要挑战。本文提出了一种重叠采样时辐射剂量增加的估算方法。
2023-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Scanning Transmission Electron Tomography and Electron Energy Loss Spectroscopy of Silicon Metalattices
透射电子显微镜，扫描透射电子断层扫描，电子能量损失谱被用来表征三维人工硅纳米结构称为“金属晶格”，专注于硅金属晶格合成的高压限制化学气相沉积在30纳米胶体二氧化硅模板与~7和~12纳米的“元原子”和~2纳米的“元键”。“元原子”紧密地复制了面进入的立方胶体二氧化硅模板的四面体和八面体间隙位点的形状。由非晶或纳米晶硅组成的金属晶格在二维显微照片和三维重建中表现出长程序和互连性。电子能量损失谱提供了局部电子结构的信息。Si L2，3芯损耗边缘与体Si的起始相比蓝移，其中间位键显示出比两种类型的间位原子（0.30和0.17 eV）更大的位移（0.55 eV）。局域态密度的计算使用经验紧束缚方法是在合理的协议。
2020-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Comparing Multi-Walled Carbon Nanotubes and Halloysite Nanotubes as Reinforcements in EVA Nanocomposites
研究了碳多壁纳米管（MWCNTs）和埃洛石纳米管（HNTs）对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）物理、热、机械和电学性能的影响。通过熔融共混制备了含有MWCNTs或HNTs的EVA基纳米复合材料以及含有这两种纳米填料的杂化纳米复合材料。扫描电子显微镜（SEM）图像显示存在良好的分散性的两种纳米管在整个EVA矩阵。将纳米管掺入到EVA共聚物基体中并没有显着影响聚合物的结晶行为。EVA基纳米复合材料的拉伸强度随着CNT（碳纳米管）含量的增加而增加（在8 wt.%的负载下增加至约40%）。反过来，HNTs在很大程度上增加了断裂应变。机械循环拉伸试验表明，混杂增强纳米复合材料表现出有趣的强化行为。混合纳米填料对100%和200%伸长率下的模量的协同效应是可见的。此外，随着EVA/CNTs纳米复合材料中MWCNTs含量的增加，导电性增强。
2020-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Carbon nanotubes on partially depassivated n-doped Si(100)-(2x1):H substrates
我们提出了一个半导体碳纳米管的机械结构和电子性质的研究支持部分脱钝化硅衬底，推断从地形和光谱数据获得的室温下真空扫描隧道显微镜和密度泛函理论计算。从实验和理论两方面证实了半导体碳纳米管在Si（100）-（2x 1）：H上的机械畸变和掺杂，氢去钝化条带宽达100埃。这里提出的结果指向新的和本地功能的纳米管半导体接口。
2009-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging the symmetry breaking of molecular orbitals in carbon nanotubes
碳纳米管由于其独特的电子性质而引起了人们的极大兴趣。它们是一维材料的基础研究以及未来分子电子学应用的迷人候选者。纳米管的分子轨道是特别重要的，因为它们支配系统的传输特性和化学反应性。在这里，我们首次展示了一个完整的单壁碳纳米管分子轨道的原子分辨扫描隧道光谱实验研究。局部电导测量显示壮观的碳-碳键的不对称性在范霍夫奇异的半导体和金属管，展示了对称性破缺的分子轨道在纳米管。无论管，只有两种类型的互补轨道交替观察。一个分析紧束缚模型描述的干扰模式？从头计算证实的轨道，完美地再现了实验结果。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Imaging mechanism and contrast separation in low-voltage scanning electron microscopy imaging of carbon nanotube arrays on SiO2/Si substrate
该研究揭示SiO2/Si上CNT阵列的LVSEM成像机制，提出通过工作距离或减速电压调控分离形貌、电荷和材料衬度的方法，显著降低表观直径并指出SEM密度低估问题。
2023-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Role of Single Defects in Electronic Transport through Carbon Nanotube Field-Effect Transistors
利用扫描栅显微镜（SGM）和扫描阻抗显微镜（SIM）研究了单壁碳纳米管场效应晶体管（CNFET）中缺陷对电子输运的影响。SGM揭示了沿CNFET长度的离散缺陷处的局部场效应。单个缺陷的耗尽表面电位从作为尖端偏置电压的函数的缺陷的SGM成像半径被量化。这提供了一个测量的费米能级的缺陷与零尖端电压，这是小到20毫电子伏的最强的缺陷。通过SIM探测了缺陷对输运的影响，作为背栅和尖栅电压的函数。当背栅电压被设置为使CNFET“导通”（导电）时，SIM显示出沿其长度的均匀电位降，与扩散输运一致。相比之下，当CNFET“关断”时，在耗尽缺陷的位置处产生潜在的台阶。最后，第二组弱缺陷的高分辨率成像是在一个新的“尖端选通”SIM模式。
2002-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Modification of Mild Steel by Carbon Nanotubes Reinforcement under Electron Beam Melting
碳纳米管嵌入到低碳钢基体中可以改善其结构性能。通过在MS的表面处形成复合物，借助于在5kV的加速电势和45mA的束电流下的电子束源来进行嵌入。通过X射线衍射（XRD）进行结构分析。碳纳米管嵌入后，应力和应变减小了约3倍，而晶粒尺寸减小到22%。用扫描电子显微镜（SEM）观察了表面形貌，用能谱仪（EDX）分析了表面成分。改性样品的平均晶粒尺寸从1.94微米减小到720纳米，而硬度增加到30%，作为接收的样品。
2015-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Field emission from single multi-wall carbon nanotubes
利用压电纳米操纵系统在扫描电子显微镜室中研究了单个多壁碳纳米管的场致发射特性。实验装置确保了场发射系统的几何参数（CNT长度，直径和阳极-阴极距离）的高控制能力。对于几个多壁碳纳米管，可重复的和相当稳定的发射电流的行为已经获得了依赖于所施加的电压以及由一个串联电阻修改的Fowler-Nordheim模型。已经评估了在1 μ m的量级的阴极-阳极距离处约30 V/μ m的开启场和约100的场增强因子。最后，选择性电子束辐照对纳米管场发射性能的影响进行了广泛的研究。
2008-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Shaping single walled nanotubes
我们表明，在一个专用的扫描透射显微镜中的电子辐照可以用作纳米电子光刻技术，允许控制重塑单壁碳和氮化硼纳米管。所需的照射条件已被优化的基础上的总撞击截面内计算的密度泛函为基础的方法。然后，通过以纳米空间分辨率去除几十个原子，可以诱导形态学修改，例如管手性的改变。这些辐射技术可以为纳米工程的各种纳米结构材料开辟新的机会。
2007-09-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Aharanov-Bohm effect for the edge states of zigzag carbon nanotubes
在20特斯拉左右的Aharanov-Bohm磁场作用下，金属锯齿形碳纳米管在狄拉克点附近的两个离域态可以被定域.纳米管的长度和直径对局域化的依赖性表明，可以观察到的局域化-离域的转变为2 nm直径的管。用形变诱导的规范场解释了局域化的机制，表明了局域化的拓扑性质。从离域态到局域态的跃迁可以通过扫描隧道显微镜和光谱学观察到。讨论了这种跃迁与自旋霍尔效应的相似性。
2007-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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。
2014-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lithographically defined site-selective growth of Fe filled multi-walled carbon nanotubes using a modified photoresist
采用乙酰丙酮铁（Fe（acac）3）粉末和常规光致抗蚀剂的简单混合物，在850 °C下用丙烷通过化学气相沉积生长部分填充Fe的多壁碳纳米管（MWCNT）。扫描电子显微镜显示，平均直径为70 nm的催化纳米粒子形成的Si基板上，其中管理的MWCNTs的直径。透射电子显微镜显示，纳米管具有多壁结构与部分Fe填充。通过一种简单的生长路线实现了部分Fe填充的MWCNTs的位置选择性生长。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Site selective synthesis of in situ Ni filled multiwalled carbon nanotubes using Ni(salen) as a catalyst source
通过在850 ℃下使用Ni（salen）和常规光致抗蚀剂的简单混合物在Si上用丙烷进行大气压化学气相沉积来进行Ni填充的多壁碳纳米管的合成。使用扫描电子显微镜连同高分辨率透射电子显微镜的碳纳米管的分析表明，纳米管已经通过尖端生长机制生长，并表现出多壁结构与部分Ni填充。高质量的镍填充的纳米管是由拉曼光谱证明。利用超导量子干涉仪对Ni填充纳米管的磁性进行了分析，揭示了它们的铁磁行为和大的矫顽力。通过一种简单的生长方法，实现了高质量镍填充碳纳米管的可规模化和位置选择性生长。
2019-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The effect of Fe and Ni catalysts on the growth of multiwalled carbon nanotubes using chemical vapor deposition
研究了Fe和Ni催化剂对常压化学气相沉积法（APCVD）合成碳纳米管（CNTs）的影响。场发射扫描电子显微镜（FESEM）分析表明，样品通过尖端生长机制生长。高分辨透射电子显微镜（HRTEM）测量显示，多壁碳纳米管（MWCNTs）与竹结构的Ni催化剂，而铁填充的直管与Fe催化剂得到。X射线衍射（XRD）图谱表明，纳米管是石墨的性质，并有没有在这两种情况下的碳化物相的痕迹。低频拉曼分析的竹状和填充的碳纳米管证实了径向呼吸模式（RBM）的存在。高频拉曼光谱分析表明，Fe催化剂合成的碳纳米管的石墨化程度高于Ni催化剂。提出了简单的竹状和管状催化剂填充纳米管的生长模型。
2019-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Effect of growth temperature on the CVD grown Fe filled multi-walled carbon nanotubes using a modified photoresist
采用常压化学气相沉积法，利用乙酰丙酮铁与传统光刻胶的简单混合物合成了Fe填充的碳纳米管，并研究了生长温度从550 ° C到950 °C对Fe填充的碳纳米管的影响。扫描电子显微镜结果表明，随着生长温度从550 °C升高到950 °C，纳米管的平均直径增大，而数量密度减小。高分辨率透射电子显微镜以及能量色散X射线研究表明，纳米管具有多壁结构，部分Fe填充所有的生长温度。通过X射线衍射图观察到纳米管的石墨性质。拉曼光谱分析表明，碳纳米管的石墨化程度取决于生长温度。
2020-04-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Local probing of the field emission stability of vertically aligned multiwalled carbon nanotubes
采用高真空原子力显微镜中的金属悬臂梁作为阳极，对密集排列的垂直排列多壁碳纳米管进行了场发射实验。由扫描探针技术提供的高空间分辨率允许在亚微米区域中精确设置尖端-样品距离。探针的尺寸（曲率半径低于50 nm）允许测量小于1 μ m^2的样品面积的电流贡献。长期稳定性的研究证明，在这些小区域上，场发射电流在10-5A和10-8A之间的电流强度下保持稳定（在10%波动内）数小时（至少长达72小时）。在进行长时间焦耳加热调节以完全去除纳米管上可能的吸附物之后，已经观察到电流稳定性的改善。
2008-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning Supersampled Scanning Transmission Electron Microscopy
University of Warwick（华威大学）
压缩感知可以提高电子显微镜点扫描系统的分辨率，减少电子剂量和扫描时间，同时使信息损失最小。基于深度学习在压缩感知中成功应用的历史，我们开发了一个两阶段多尺度生成对抗网络，以超采样扫描透射电子显微照片，点扫描覆盖率降低到1/16，1/25，.，1/100 px。我们提出了一种新的非对抗性的学习策略，训练一个统一的发电机多个覆盖范围，并引入一个辅助网络均匀的优先级的训练数据与不同的信噪比。这在1/16 px和1/100 px覆盖率下分别实现了3.23%和4.54%的均方根误差;对于每个覆盖率单独训练的网络，误差在1%以内。详细的误差分布，统一和个人的覆盖发电机，包括每个输出像素的错误。此外，我们提出了一个基线的一阶段网络的一个单一的覆盖范围和调查的数值精度的Web服务。源代码、训练数据和预训练模型可在https://github.com/Jeffrey-Ede/DLSS-STEM上公开获取
2019-10-25 cond-mat.mtrl-sci cs.CV eess.IV
Controllable synthesis of single-, double- and triple-walled carbon nanotubes from asphalt
以沥青为碳源，采用电弧放电法可控合成了单壁、双壁和三壁碳纳米管（SWNTs、DWNTs和TWNTs）。采用扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、拉曼光谱（Raman）和能谱（EDX）对Fe催化合成的3种产物的形貌和结构进行了表征。结果表明，不同的缓冲气体强烈影响合成的纳米管中的层数。在He气体气氛中，只有单壁碳纳米管被发现通过电弧放电合成的情况下，在Ar气体气氛中，其中只有TWNTs形成对比。在N2气氛下合成了单壁碳纳米管和双壁碳纳米管。我们的研究结果表明，沥青是一个合适的工业碳源的不同类型的纳米管的生长。
2014-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Tube-Tube and Tube-Surface Interactions in Straight Suspended Carbon Nanotube Structures
研究了用化学气相沉积法（CVD）生长的悬浮碳纳米管（CNTs）的绷紧度。用透射电子显微镜（TEM）和高分辨率扫描电子显微镜（HR-SEM）分析悬浮的纳米管。HR-SEM和TEM研究表明，碳纳米管之间的相互作用，以及与它们生长的表面上，是一个主要原因的拉紧的悬浮管。具体而言，管-管和管-表面动力学导致邻接管产生拉链效应，从而拉直和收紧它们。悬浮的碳纳米管相互粘附，并尽可能多地粘附在表面上，以最大限度地减少它们的总能量，从而形成绷紧的悬浮结构。这种效应可以如此强烈，以至于迫使宽管弯曲，而不涉及其他外力。这项研究的影响，包括所有形式的纳米管的取向过程中使用的CVD方法。这里提出的结果提供了基础的微调的能力，使用衬底的机械特性的CNT网络形成的控制。
2006-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Spectra of radiation emitted by single-walled and multi-walled carbon nanotubes during multiple microwave irradiation and cooling cycles
已观察到碳纳米管在暴露于微波场时会发射紫外线、可见光和红外辐射。我们已经进行了实验，其中单壁（直径约1 nm）和多壁碳纳米管（直径>50 nm）在几个辐照和冷却循环期间暴露于2.45 GHz微波，压力为约10-6 μ m。由纳米管发射的辐射的光谱的比较表明，在五个照射和冷却循环的过程中，波长在700至1000 nm范围内的辐射的强度显著增加。这些数据表明，负责发射的机制是场致发射诱导发光，并且由于纳米管末端的开口，发射的辐射强度增加。此外，由多壁碳纳米管发射的辐射的强度远大于由单壁纳米管发射的辐射。扫描电子显微镜图像表明，大多数单壁纳米管被捆绑在一起，而多壁纳米管没有。这种捆绑可能导致较低的场增强因子和/或屏蔽效应，这可能有助于解释样品发射的辐射强度的差异。
2015-06-03 cond-mat.mtrl-sci
$\mathrm{Fe}_{1-x}\mathrm{Ni}_x$ Alloy Nanoparticles Encapsulated inside Carbon Nanotubes: Controlled Synthesis, Structure and Magnetic Properties
在目前的工作中，不同的合成程序已被证明填充碳纳米管（CNT）与$\mathrm{Fe}_{1-x}\mathrm{Ni}_x$合金纳米粒子（x = 0.33，0.5）。碳纳米管作为模板用于磁性纳米颗粒的封装，并提供抗氧化的保护屏蔽以及防止纳米颗粒团聚。通过改变反应参数，样品的纯度，填充度，填充纳米颗粒的组成和尺寸已经被定制，因此磁性能。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）、超导量子干涉仪（SQUID）和热重分析仪（TGA）对样品进行了分析。Fe 1-xNix填充的碳纳米管显示出巨大的增强，在矫顽场相比，相应的散装材料，这使它们成为几个应用，如磁存储设备的优秀候选人。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Charge transport in semiconducting carbon nanotube networks
半导体单壁碳纳米管网络中有效和受控的电荷传输是其在电子器件中应用的基础，特别是在场效应晶体管和热电器件中。半导体甚至单手性碳纳米管的选择性生长、纯化和分选方面的最新进展使场效应晶体管具有高载流子迁移率和开/关电流比，这在几年前是不可能的。它们还使研究人员能够检查纳米管长度、密度、直径分布、载流子密度、有意和无意缺陷、介电环境等参数的微观相互作用，以及它们对宏观电荷输运性质的影响。这篇评论讨论了各种模型，被认为是在纳米管网络和实验方法来表征和调查运输超越简单的电导率或晶体管测量的电荷传输。静态和动态吸收、光致发光和电致发光光谱以及扫描探针技术（例如，导电原子力显微镜，开尔文探针力显微镜），以及他们在给定纳米管网络中载流子分布和由此产生的电流路径方面的独特见解将被介绍。最后，建议进一步优化纳米管网络设备和剩余的挑战列表。
2021-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Kinetics of Laser-Assisted Carbon Nanotube Growth
激光辅助化学气相沉积（CVD）生长是一种有吸引力的无掩模工艺，用于在温度敏感衬底上的选定位置生长局部对齐的碳纳米管（CNT）。局部化过程的性质导致碳纳米管的快速生长，具有高的实验吞吐量。在这里，我们报告有关的物理和化学过程特性的生长动力学的详细调查。具体而言，生长动力学的研究通过监测生长过程中反射激光束强度的动态变化。受益于快速生长和高实验通量，我们调查了广泛的实验条件，并提出了几种生长制度。速率限制步骤确定使用速率方程链接到建议的生长制度，其特征在于进一步通过拉曼光谱和扫描电子显微镜（SEM），因此直接连接生长制度的碳纳米管的结构质量。不同制度的活化能被发现在0.3 - 0.8 eV的范围内。
2014-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Opening of large band gap in metallic carbon nanotubes by mannose functionalized dendrimers: Experiments and theory
尽管有许多理论方案，但单壁碳纳米管（SWNT）中带隙开放的超分子控制的直接实验观察仍然缺乏。我们报告的实验和理论论证的金属到半导体的过渡与精确测量的大带隙单壁碳纳米管由于甘露糖官能化的聚（丙基醚亚胺）树枝状大分子（DM）分子的包裹。SWNT-DM复合物的半导体行为是全面建立与带隙值~ 0.45 eV的测量使用扫描隧道光谱（STS），离子液体顶栅场效应晶体管（FET）的特性和拉曼光谱。此外，从全原子分子动力学（MD）模拟得到的SWNT-DM复合物的有效分子图像被用来进行从头计算密度泛函理论（DFT）和GW计算的电子结构，评估实验估计的带隙值。我们将这种大的带隙开放的单壁碳纳米管的碳-碳键长的络合诱导的不对称应变。
2018-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Si Substitution in Nanotubes and Graphene via Intermittent Vacancies
单壁碳纳米管（SWCNT）和石墨烯的性质可以通过共价键合杂质的存在来改变。虽然这可以通过在合成过程中引入化学添加剂来实现，但这通常会阻碍生长并导致有限的微晶尺寸和质量。在这里，通过同时形成的空缺与低能量氩等离子体和吸附原子扩散的激光照射的热激活，硅杂质被纳入到两种材料的晶格。在暴露$\sim$ 1离子/nm $^{2}$之后，我们发现石墨烯中的Si取代密度为0.15 nm $^{-2}$，纳米管中的Si取代密度为0.05 nm $^{-2}$，如通过原子分辨扫描透射电子显微镜所揭示的。在很好的协议与氩辐射效应的单壁碳纳米管的预测，我们发现Si纳入单和双空位，与$\sim$ 2/3是第一种类型。准一维和二维碳晶格中杂质的受控包含物可以证明对于诸如气体传感的应用是有用的，并且类似的方法也可以用于替代具有低于碳的迁移势垒的其他元素。
2019-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Exploiting the Hierarchical Morphology of Single-Walled and Multi-Walled Carbon Nanotube Films for Highly Hydrophobic Coatings
自组装层次固体表面是非常有趣的润湿现象，在各种自然和人工表面中观察到。在这里，我们报告单壁（SWCNT）和多壁碳纳米管（MWCNT）薄膜实现了一个简单的，快速的，可重复的，和廉价的过滤过程中，从水分散体，这是在室温下沉积在玻璃上的干转移印刷方法。此外，通过扫描电子显微镜（SEM）对碳纳米管膜的研究揭示了自组装碳纳米管无规网络的多尺度层次形态。此外，接触角测量表明，分层SWCNT/MWCNT复合材料表面表现出比裸SWCNT（110°）和MWCNT（97°）涂层更高的疏水性（高达137°的接触角），从而证实了由表面分层形态产生的增强。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spectroscopic Properties and STM Images of Carbon Nanotubes
我们提出了一个理论研究的局部环境中的碳纳米管的电子性质的作用：孤立的单壁和多壁纳米管，纳米管绳，管上支持的黄金和切割到有限的长度。与基板或与其他管的相互作用不会改变孤立管观察到的扫描隧道显微镜（STM）模式。拓扑缺陷（五边形/七边形对）和管帽的STM拓扑图像也进行了研究。在这两种情况下，所获得的图像取决于所施加电压的符号，并且可以根据先前的STM图像目录（由缺陷散射的电子波之间的干涉）来描述。我们还计算了具有不同手性和半径的孤立管的电子态密度，证实了DOS中的峰结构与纳米管直径之间的相关性，但是DOS中的金属平台也取决于纳米管手性。此外，导带和价带结构彼此不完全对称。与STM图像相反，与基底的相互作用确实改变了纳米管的能级。我们观察到周围的费米能级和扩大的孤立的单壁纳米管，可以用来提取有用的信息管的结构和键的尖锐的van Hove奇点的小赝隙的开放。STM和光谱研究的结合为解决碳和复合纳米管的电子和结构性质开辟了一种新技术。
1999-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Multi-Walled Carbon Nanotube TiO2 Electrode Material for Next Generation Energy Storage Devices
目前的超级电容器存在严重抑制能量存储装置的效率、功率和电容的若干明显限制。超级电容器呈现出令人兴奋的前景，在可再生能源存储和现代电子设备中有无数的应用。近年来，碳纳米管（CNTs）的发展令人振奋，在电极开发中显示了优势。然而，CNT对于其增加的电极表面积是有益的，但是在导电性和电极密度方面具有严重的限制。从过渡金属氧化物和碳纳米管阵列中创造出纳米复合材料混合物将有助于现代超级电容器的当前限制。选择TiO 2是因为它在日常材料中常见，并且具有良好的电容水平。通过CCVD在SiO2前驱体上生长了多壁碳纳米管阵列。然后通过RF溅射方法将过渡金属氧化物沉积到MWCNT阵列上。使用扫描电容显微镜（SCM）进行充电测试和表征。虽然这些测试是初步的，但这种新型混合电极代表了电化学能量存储效率未来的令人兴奋的前景，以及向全球提供廉价能量存储解决方案的未来的进步。
2016-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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。
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
A six degree of freedom nanomanipulator design based on carbon nanotube bundles
扫描探针成像和操纵的物质是至关重要的纳米科学和技术。然而，它的分辨率和在原子尺度上操纵物质的能力受到对探针精细结构的控制相当差的限制。在目前的通信中，提出了一种策略，以构建一个分子纳米操纵器从单壁碳纳米管。在预定的原子位置处的纳米管帽的共价修饰使得纳米管充当功能性“工具尖端”分子的支撑物。然后，具有对齐末端的一小束纳米管（3或4）可以充当用于悬浮分子的极高纵横比平行纳米操纵器，其中单个纳米管的伸长或缩回导致工具尖端在两个维度上的受控倾斜。再加上通常的SPM三个自由度和整个系统的旋转增强，该设计提供了六个自由度，用于成像和操纵物质，其精度和自由度是先进纳米技术所急需的。类似的设计也可以用其他高纵横比的纳米结构来实现，例如氧化物纳米线。
2010-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Predicting mechanical properties of Carbon Nanotube (CNT) images Using Multi-Layer Synthetic Finite Element Model Simulations
University of Missouri-Columbia（密苏里大学哥伦比亚分校）
本文提出结合多层合成准2.5D图像、物理有限元模型与CNTNeXt深度学习架构的流程，以更低计算成本从SEM图像预测CNT森林刚度和屈曲载荷等力学性能。
2023-07-16 cond-mat.mtrl-sci cs.CV cs.LG
Photocurrent Imaging of p-n Junctions and Local Defects in Ambipolar Carbon Nanotube Transistors
利用扫描光电流显微镜（SPCM）研究了双极型碳纳米管（CNT）晶体管内部pn结的特性以及局部缺陷。我们的SPCM图像显示了金属接触附近的强信号，其极性和位置根据栅极偏置而变化。结合整体电导分析的SPCM图像还表明在n型操作制度中接触附近的内部pn结的存在和栅极依赖的演变。为了以纳米级分辨率确定pn结位置和耗尽宽度，使用高斯拟合。我们还测量了CNT器件在不同栅偏压下的电势分布，这表明使用SPCM技术可以成像局部缺陷和感应电场。我们的实验清楚地表明，SPCM是一个有价值的工具，用于成像和优化基于CNT的器件的电气和光电性能。
2007-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled oxygen plasma treatment of single-walled carbon nanotube films improves osteoblast cells attachment and enhances their proliferation
研究了氧化处理单壁碳纳米管（SWCNTs）对人成骨细胞（SAOS-2）粘附和增殖的影响。通过接触角测量、扫描电子显微镜和拉曼光谱对氧等离子体处理后的单壁碳纳米管的表面性质进行了表征。黏着斑蛋白、肌动蛋白丝和细胞核的免疫荧光染色用于探测细胞在单壁碳纳米管膜上的粘附和生长。我们的研究结果表明，在单壁碳纳米管薄膜上培养的人成骨细胞的粘附和增殖确实取决于氧化处理的程度。作为一个最佳的程序，发现用氧等离子体处理5分钟。在后一种情况下，成骨细胞形成一个融合层，在整个细胞体中具有明显的局部粘连。最佳条件折衷的单壁碳纳米管膜的亲水性和单壁碳纳米管表面的损伤程度的影响。
2021-07-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
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。
2019-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Huge Volume Expansion and Structural Transformation of Carbon Nanotube Aligned Arrays during Electrical Breakdown in Vacuum
我们观察到在真空中的电击穿过程中，定向单壁碳纳米管（SWNT）阵列的体积膨胀伴随着结构转变。在Si/SiO_2衬底上，采用介电泳法在间距为2 μm的Pd源、漏电极之间组装了单壁碳纳米管阵列。在高电场下，单壁碳纳米管阵列爆发成大蘑菇状结构。系统的研究表明，在一定的电场作用下，单壁碳纳米管发生膨胀，并转变为纳米颗粒和花状结构，体积增加较小。电偏压的进一步增加和重复扫描导致无定形碳，如从扫描和透射电子显微镜（TEM）所确定的。用聚焦离子束和透射电镜研究了单壁碳纳米管阵列的截面结构，结果表明，2-3 nm的单壁碳纳米管阵列高度增加到1 μm左右，体积增益约为400倍。电子能量损失谱显示，单壁碳纳米管的石墨sp^2网络主要转化为sp^3。电流-电压测量还显示了经变换的结构的电阻的增加。
2011-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the formation process of silicon carbide nanophases via hydrogenated thermally induced templated synthesis
以氨气或氮气为载气，单壁碳纳米管（SWCNT）为模板，以气态Si为原料，采用热诱导模板法合成SiC纳米管和纳米纤维。单壁碳纳米管束既作为碳源，又作为SiC结构形成的纳米框架。取决于热诱导模板化反应的持续时间，对于固定的温度、载气和气压，获得各种SiC纳米结构。这些结构包括涂覆在C中的SiC纳米棒、SiC纳米棒、SiC纳米管和SiC纳米晶体。从我们的分析，使用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM），电子能量损失谱（EELS），电子衍射（EDX），光学吸收光谱和拉曼光谱作为探针，我们证明了H具有不同的SiC纳米结构的形态和化学计量的关键作用。
2004-04-23 cond-mat.mtrl-sci
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。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interlaminar toughening in structural carbon fiber/epoxy composites interleaved with carbon nanotube veils
分层敏感性是纤维增强聚合物复合材料（FRP）的主要问题之一。这项工作证明了60%的改进后，模式I断裂韧性集成薄（~30微米），连续面纱的碳纳米管（CNT）直接沉积到碳纤维织物作为CNT从气相中使用半工业过程绘制。光学成像，扫描电子显微镜和拉曼光谱的组合提供了一种新的快速工具，通过简单的目视检查断裂表面明确地确定裂纹扩展路径。结果表明，CNT面纱/CF界面之间的层间交叉是至关重要的。裂纹前缘交替地在CNT增韧的中间层上方和下方传播，显著地提高了所得层合物的断裂韧性。这种机制受到用于将面纱整合到CF上的方法的强烈影响。直接沉积在织物上的CNT面纱作为低密度层导致层间性能的大幅改善，而在其集成在铺叠之前通过溶剂暴露致密化的致密CNT面纱作为缺陷。
2019-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
