Preparation, Characterization, and Application of Monodisperse Carbon-Based Nanomaterials

单分散碳基纳米材料的制备、表征及应用

基本信息

  • 批准号:
    1006391
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-07-01 至 2015-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Technical: Carbon-based nanomaterials, including single-walled carbon nanotubes (SWNTs), double-walled carbon nanotubes (DWNTs), multi-walled carbon nanotubes (MWNTs), and graphene, have attracted significant interest in the scientific research community due to their superlative electronic, thermal, mechanical, and chemical properties. While impressive performance has been achieved on selected samples, large-scale technological development has been hindered by the structural inhomogeneity of as-synthesized carbon-based nanomaterials. In an effort to overcome this polydispersity problem, a technique called density gradient ultracentrifugation is employed to sort carbon-based nanomaterials by their physical and electronic structure. This project seeks to resolve the outstanding issues surrounding the preparation, characterization, and application of monodisperse carbon-based nanomaterials. Specific research objectives include: (1) Tuning co-surfactant ratio and loading to achieve monodisperse small diameter ( 1 nm) SWNTs due to their spectral advantages for near-infrared optoelectronic applications. (2) Demonstrating diameter and electronic type sorting of DWNTs in an effort to elucidate exciton energy transfer between concentric carbon nanotube shells. (3) Quantifying structure-density relationship for surfactant dispersed graphene as a function of surfactant type, co-surfactant ratio, density gradient, and pH. (4) Employing monodisperse carbon-based nanomaterials in electronic device and materials applications such as transistors, optoelectronics, transparent conductors, and sensors.Non-technical: The project addresses basic research issues in a topical area of materials science with high technological relevance. It is anticipated that this research will lead to substantial intellectual property and commercialization opportunities. Furthermore, an important component of the project is an education and outreach plan that is well integrated with the aforementioned research objectives including: (1) Undergraduate curriculum development through a revision and updating of an interdisciplinary course entitled Nanomaterials. (2) Hands-on, inquiry and design-based curriculum development for pre-college students in collaboration with the Materials World Modules program. (3) Engaging students and the general public about science and science policy via the Northwestern University Science Policy Action Network.
技术:基于碳的纳米材料,包括单壁碳纳米管(SWNT),双壁碳纳米管(DWNT),多壁碳纳米管(MWNT)和石墨烯,由于其高级电子,化学,机械,化学性质和化学性质,引起了科学研究社区的重大兴趣。尽管在选定样品上取得了令人印象深刻的性能,但AS合成碳基纳米材料的结构不均匀性阻碍了大规模的技术发展。为了克服这个多分散性问题,采用一种称为密度梯度超速离心的技术通过其物理和电子结构来对基于碳的纳米材料进行分类。该项目旨在解决围绕单分散碳基纳米材料的制备,表征和应用的杰出问题。特定的研究目标包括:(1)调整共同表面活性剂比和负载,以实现单直径(1 nm)SWNT,因为它们在近红外光电应用方面具有光谱优势。 (2)展示DWNT的直径和电子类型排序,以阐明同心碳纳米管壳之间的激子能量转移。 (3)量化表面活性剂分散石墨烯的结构密度关系是表面活性剂类型,同性表面活性剂比率,密度梯度和pH的函数。 (4)在电子设备和材料应用中采用基于碳的纳米材料,例如晶体管,光电,透明导体和传感器。Non-technical:该项目涉及具有高技术相关性的材料科学局部研究中的基础研究问题。预计这项研究将带来大量的知识产权和商业化机会。此外,该项目的一个重要组成部分是一项教育和外展计划,该计划与上述研究目标充分融合,包括:(1)通过修订和更新标题为纳米材料的跨学科课程的本科课程开发。 (2)与材料世界模块计划合作,为大学前学生提供动手,询问和基于设计的课程开发。 (3)通过西北大学科学政策行动网络与学生和公众有关科学与科学政策的参与。

项目成果

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专著数量(0)
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