Μελέτη νανοσωλήνων άνθρακα με φασματοσκοπία Raman υπό λίαν υψηλές πιέσεις
Creators: name: Ευθυμιόπουλος, Ηλίας Αλεξίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Φασματοσκοπία Raman
Πολυστρωματικοί νονασωλήνες άνθρακα
Υψηλή πίεση
Φωνόνια
Ελαστικές ιδιότητες
Raman spectroscopy
Multi walled carbon nanotubes
High pressure
Phonons
Elastic properties

description: Στην εργασία αυτή μελετήσαμε, τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά, με τη βοήθεια της φασματοσκοπίας Raman υπό υψηλές υδροστατικές πιέσεις, purified ανοικτούς MWCNTs μέχρι και την πίεση των 9.5 GPa.Στην RBM περιοχή, όπου παρατηρούνται οι τρόποι των εσώτερων tubes του συστήματος, παρατηρήσαμε συνολικά 14 τρόπους, ένας εκ των οποίων παρατηρήθηκε μετά την πίεση των 3 GPa. Οι πιο χαμηλόσυχνοι τρόποι (οι οποίοι αντιστοιχούν σε μεγαλύτερους tubes) "χάνονται" στα 3 GPa (η απώλεια δηλώνει είτε μεταβολή της διατομής των CNTs είτε μεταβολή της συνθήκης συντονισμού με την πίεση), οι ενδιάμεσοι στα 7 GPa, ενώ οι υψήσυχνοι στα 9.5 GPa, κάτι το οποίο υποδηλώνει τη μεγαλύτερη σκληρότητα των μικρότερων MWCNTs. Όλες οι κλίσεις των τρόπων είναι πολύ μικρές (πρακτικά μηδενικές), γεγονός το οποίο καταδεικνύει τη θωράκιση των εσώτερων νανοσωλήνων του συστήματος από τους υπερκείμενους tubes.Όλα τα παραπάνω φαινόμενα επιβεβαιώνονται από ένα απλό θεωρητικό μοντέλο.Το πιο αξιοπρόσεκτο ωστόσο χαρακτηριστικό αυτού του συστήματος είναι η "μοναδική" συμπεριφορά της G-band του συστήματος, η οποία, ενώ σε κανονικές συνθήκες, αποτελείται από μια ελαφρώς ασύμμετρη κορυφή, στην πίεση των 2.2 GPa υφίσταται διαχωρισμό σε δύο επιμέρους συνιστώσες με διαφορετικές κλίσεις, κάτι το οποίο μπορεί να αιτιολογηθεί είτε σε διαχωρισμό της G-band κορυφής στις δύο συνιστώσες G+ και G- (η πιο χαμηλόσυχνη συνιστώσα "χάνεται" στα 6.7 GPa, ενώ η άλλη παρατηρείται μέχρι και την ανώτερη πίεση) είτε με μεταβολή του βάθους διείσδυσης. Στα 2.9 GPa παρατηρείται και ένας επιπλέον τρόπος σε υψηλότερη συχνότητα, ο οποίος αποδίδεται στον D' τρόπο των SWCNTs.Οι εντάσεις όλων των κορυφών μειώνονται με την αύξηση της πίεσης, ενώ τα εύρη τους διευρύνονται. Όλα τα προαναφερθέντα φαινόμενα είναι πλήρως αντιστρεπτά.Τελικά, αναφέρουμε στην παρούσα εργασία συγκεντρωτικά τα σχετικά θεωρητικά και πειραματικά αποτελέσματα για όλους τους τύπους των CNTs (SWCNTs, DWCNTs και MWCNTs).
description: In this paper we study, theoretically and experimentally, uncapped purified samples of MWCNTs with Raman spectroscopy under hydrostatic pressure, until the pressure of 9.5 GPa.In the RBM region, where only the modes of the innermost tubes are observed, we recorded 14 modes overall, one of which was observed at 3 GPa. The lower frequency modes (which correspond to bigger-larger diameter tubes) "vanish" at 3 GPa (this loss of signal suggests either an alteration of the cross-section of the CNTs either a change of the resonance condition due to pressure), the intermediate frequency modes "disap-pear" at 7 GPa, while the higher frequency modes persist up to 9.5 GPa, which in turn suggests the greater stiffness of the smaller CNTs. All the pressure derivatives of the above Raman peaks obtain very small values, close to zero, something that suggests the screening effect of the outer to the inner tubes at the MWCNT system. All the above are confirmed via a simple theoretical model.However, the most remarkable characteristic of the MWCNTs under study is the "unique" behaviour of the G-band which, at ambient conditions, consists of a slightly asymmetric peak, similar to that of graphite, while at 2.2 GPa splits in two peaks with different pressure derivatives (possibly the two peaks can be assigned to the G+ and the G- modes). The lower frequncy component (exhibits small pressure derivative) persists up to 6.7 GPa, where it "vanishes", while the higher frequency component (high pres-sure derivative) can be observed until the highest pressure (9.5 GPa). An additional high-frequency and low intensity mode can be observed at 2.9 GPa, which can be as-signed to the D' mode of the SWCNTs.The intensities of all the above peaks decrease with increasing pressure, while their widths broaden. All the above phenomena are fully reversible.Finally, we adduce any relevant theoretical and experimental result regarding all the types of CNTs (SWCNTs, DWCNTs and MWCNTs).
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)