Structure and Electronic States of Carbon Onions

碳洋葱的结构和电子态

基本信息

  • 批准号:
    11440093
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this research project, we have performed a systematic study on the structure, and electronic states of carbon onions and carbon nanocapsules. Major results obtained are summarized as :1) Structure and electronic states of carbon onions : By annealing the nanodiamond particles 5nm in size in high vacuum, we could mass produce while spherical onions at around 1700℃ and polyhedral onions above 2100℃. Combining the results of high-resolution TEM, EELS, ESR, Raman spectroscopy and X-ray diffraction, we could conclude that the spherical onions have defective structures rather than the perfect fullerene structure. They possess dangling bonds and localized electronic states. On the other hand, the polyhedral onions are more graphitic and contain de-localized πelectrons.2) Thin films of carbon nanocapsules containing magnetic metallic particles : By means of co-sputtering and post-annealing, we could prepare thin films of carbon nanocapsules containing Ni, and NiCo alloy nanocrystals. By adjusting the alloy composition, the optimum magnetic characteristics could be achieved.3) Carbon onions as a candidate of interstellar dust : We measured the UV-Visible extinction spectra for carbon onions prepared from nanodiamonds and dispersed in pure water. Measured spectra could successfully be reproduced by theoretical calculations, which assume the aggregation of defective onions dispersed in water. Extending the calculation to an isolated spherical onion placed in vacuum, we could obtain an extinction spectrum that agrees very well with a measured interstellar extinction spectrum. This good agreement strongly suggests that the defective onions are one of the components of the interstellar dust.
在这个研究项目中,我们对碳洋葱和碳纳米胶囊的结构和电子态进行了系统的研究,获得的主要结果概括为:1)碳洋葱的结构和电子态:通过对尺寸为5nm的纳米金刚石颗粒进行退火。在高真空下,我们可以在1700℃左右批量生产球形洋葱,并在2100℃以上批量生产多面体洋葱,结合高分辨率TEM的结果, EELS、ESR、拉曼光谱和 X 射线衍射,我们可以得出结论,球形洋葱具有缺陷结构,而不是完美的富勒烯结构,它们具有悬空键和局域电子态。含有离域π电子。2)含有磁性金属颗粒的碳纳米胶囊薄膜:通过共溅射和后退火,我们可以制备含有Ni和NiCo合金纳米晶体的碳纳米胶囊薄膜,通过调整合金成分,可以获得最佳的磁特性。3)碳洋葱作为星际尘埃的候选者:我们测量了碳洋葱的紫外-可见消光光谱。由纳米金刚石制备并分散在纯水中,可以通过理论计算成功地再现测量的光谱,该理论计算假设分散在水中的有缺陷的洋葱聚集。将孤立的球形洋葱放置在真空中,我们可以获得与测量的星际消光光谱非常吻合的消光光谱,这种良好的一致性表明有缺陷的洋葱是星际尘埃的组成部分之一。

项目成果

期刊论文数量(86)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Osamu Mamezaki: "Thin films of carbon nanocapsules and onion-like graphitic particles prepared by the cosuputtering method"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.39,No.12A. 6680-6683 (2000)
Osamu Mamezaki:“通过共溅射方法制备的碳纳米胶囊和洋葱状石墨颗粒的薄膜”,日本应用物理学杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Hisao Yanagi: "Self-orientation of short single-walled carbon nanotubes deposited on graphite"Applied Physics Letter. Vol.78. 1355-1357 (2001)
Hisao Yanagi:“沉积在石墨上的短单壁碳纳米管的自取向”应用物理快报。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Satoshi Tomita: "Diamond nanoparticles to carbon onion transformation : X-ray diffraction studies"Carbon. (印刷中).
Satoshi Tomita:“金刚石纳米颗粒到碳洋葱的转化:X 射线衍射研究”Carbon。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H. Yanagi, E. Sawada, A. Manivannan and L. A. Nagahara: "Self-orientation of short single-walled carbon nanotubes deposited on graphite"Applied Physics Letters. Vol. 78. 1335-1337 (2001)
H. Yanagi、E. Sawada、A. Manivannan 和 L. A. Nagahara:“沉积在石墨上的短单壁碳纳米管的自取向”应用物理快报。
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S. Tomita, M. Hikita, M. Fujii, S. Hayashi and K. Yamamoto: "A new and simple method for thin graphitic coating of magnetic-metal nanoparticles"Chemical Physics Letters. Vol. 316. 361-364 (2000)
S. Tomita、M. Hikita、M. Fujii、S. Hayashi 和 K. Yamamoto:“磁性金属纳米粒子薄石墨涂层的一种新且简单的方法”《化学物理快报》。
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