Nátriummal interkalált egyfalú szén-nanocsövek vizsgálata
Az 1990-es évek elején a többfalú nanocsövek felfedezését követően [1] intenzív kutatás kezdődött az anyagcsalád megismerésére, amely a mai napig folyik. A kutatások során 1993-ban sikerült egyfalú szén nanocsöveket is észlelni [2, 3], valamint a későbbiekben más struktúrákat is sikeresen megfigyeltek (pl. „peapod” struktúrákat, ahol a szén nanocsőben fullerén molekulák találhatóak). A nanocsövek kvázi-egydimenziós szerkezetek, mivel hosszuk az átmérőjük több mint tízezerszerese is lehet. Sajátos struktúrájuk miatt számos új fizikai jelenséget figyeltek meg, mint például a ballisztikus elektrontranszport vagy az egydimenziós vezetés. Megfigyelhető bennük a kizárólag 1D-s anyagokra jellemző Luttinger-fázis [4]. Különleges mechanikai, elektromos, hőtani és kémiai tulajdonságaik miatt az alkalmazások területén ma is igen intenzív kutatás zajlik, ugyanis ezen tulajdonságok miatt ígéretes anyagoknak számítanak az informatika, az energiatárolás, az orvostudomány és az űrkutatás területén is.
Az alkáli atommal történő dópolás során lehetőségünk adódik kontrolláltan növelni az anyagban az töltéshordozók számát, így vizsgálhatóvá válik az anyag sávszerkezete, valamint megérthetőbbé válik annak vezetési mechanizmusa. A különböző anyagokkal való interkalálás lehetőséget teremthet többek között akkumulátorok készítésére, bár a technikai megvalósításig vezető úton sok dolgot kell tisztázni mind az anyag készítésével, mind annak vezetési mechanizmusával kapcsolatban.
Munkám során egyfalú szén nanocsövek nátriummal való interkalálására fejlesztettem eljárást, valamint a dópolt minták alapvető vizsgálatát végeztem el. A kész mintákat Raman-spektroszkópia segítségével karakterizáltam, valamint elektronspin-rezonancia módszer segítségével vizsgáltam a vezetési elektronok spintulajdonságait. Dolgozatomban bemutatom a mintakészítés folyamatát, valamint az alkalmazott mérési módszereket, valamint prezentálom kapott eredményeimet. A kapott eredmények értelmében az új anyag érdekes lehet a Na-ion akkumulátorok fejlesztésének területén, valamint elektronikusan aktivált mivolta miatt a funkcionális kémiában lehet hasznosítható.
[1] Sumio Iijima. „Helical microtubules of graphitic carbon”, Nature, 354, 56–58, 1991
[2] S. Iijima and T. Ichihashi, „Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter”, Nature, 363, 603–605, 1993.
[3] D. S. Bethune, C. H. Kiang et al. „Cobalt-catalysed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls”, Nature, 363, 605, 1993.
[4] Bockrath, M., Cobden, D. et al. „Luttinger-liquid behaviour in carbon nanotubes.” Nature 397, 598–601, 1999.
szerző
-
Magyar Róbert Attila
Fizika alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Márkus Bence Gábor
tudományos munkatárs, Fizika Tanszék -
