|
Title
|
|
|
|
Growth properties of carbon nanomaterials : towards tuning for electronic applications
| |
|
Author
|
|
|
|
| |
|
Abstract
|
|
|
|
| Nanomaterialen van koolstof zijn veelbelovend voor verschillende toepassingen in de elektronica. In dit werk bestudeerden we twee van deze materialen: koolstofbuisjes en carbyn. Beiden bestaan in verschillende geometrieën, die hun elektrische eigenschappen bepalen. De geometrie wordt gedefinieerd tijdens het maken, ofwel groeien, van de materialen. Om ze effectief te kunnen gebruiken in elektronische toepassingen, is het dus cruciaal om het groeiproces te controleren. Dit is momenteel nog zeer moeilijk. Daarom proberen we in dit werk de invloed van een aantal mechanismen die belangrijk zijn tijdens de groei, uit te klaren. Zo hopen we meer inzicht te krijgen in hoe de groei gestuurd kan worden richting materialen met specifieke elektrische eigenschappen. Computersimulaties, meer bepaald dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) en moleculaire dynamica (MD), werden gebruikt om de groeimechanismen van koolstofbuisjes en carbyn te onderzoeken. Koolstofbuisjes zijn opgerolde hexagonale netwerken van koolstofatomen. Om ze te kunnen groeien is een katalysator nodig. De randstructuur van het hexagonale netwerk, ofwel de chiraliteit, definieert de elektrische eigenschappen van het koolstofbuisje. De meest gebruikte katalysatoren zijn nanodeeltjes van Ni, Fe of Co. Uit experimenten komen bimetallische katalysatoren echter veelbelovend naar voren voor chiraliteitscontrole. Daarom deden we een studie met zowel DFT als Born-Oppenheimer MD naar stabiliteiten van NiFe, NiGa en FeGa nanodeeltjes. Zowel thermodynamische als kinetische mechanismen spelen een rol in de groei van koolstofbuisjes. Het thermodynamische mechanisme werd bestudeerd door middel van de adhesie-energie tussen koolstofbuisjes met verschillende chiraliteiten en Ni, Fe en FeNi nanodeeltjes. Hierbij maakten we gebruik van DFT-berekeningen. We onderzochten of de adhesie-energie tussen koolstofbuisje en katalysator gestuurd kan worden door het gebruik van bimetallische katalysatoren in verschillende concentraties, om zo chiraliteitsselectieve groei mogelijk te maken. Uit de verschillende kinetische mechanismen werd defectheling gekozen, omwille van de hoge invloed op chiraliteitsvorming. Defectheling werd bestudeerd met behulp van klassieke MD. We onderzochten de invloed van het contact tussen defect en metaalkatalysator op defectheling. We bestudeerden stabiliteiten van koolstofbuisjes met 5-7 defecten, Stone-Wales defecten en vacatures, en evalueerden deze resultaten op Ni nanodeeltjes. Naast koolstofbuisjes bestudeerden we ook carbyn. Carbyn is een lineaire koolstofketen. Hoewel carbyn met succes is gesynthetiseerd in dubbelwandige koolstofbuisjes, is het groeimechanisme nog niet gekend. Het is echter wel duidelijk dat dit groeimechanisme afhankelijk is van de katalysator en de precursor. We bestudeerden de nucleatie en groei van verschillende koolstofketens in een dubbelwandig koolstofbuisje dat Ni bevat, met koolstoffen en koolwaterstoffen als precursors. |
| |
|
Language
|
|
|
|
English
| |
|
Publication
|
|
|
|
Antwerpen
:
Universiteit Antwerpen, Faculteit Wetenschappen, Departement Chemie
,
2020
| |
|
Volume/pages
|
|
|
|
130 p.
| |
|
Note
|
|
|
|
:
Neyts, Erik [Supervisor]
| |
|
Full text (publisher's version - intranet only)
|
|
|
|
| |
|