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Carbon Nanotubes and Related Structures : New Materials for the Twenty-first Century
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페이지 : 정보준비중 | * * (cm)
ISBN-10 : 0521554462
ISBN-13 : 9780521554466
Carbon Nanotubes and Related Structures : New Materials for the Twenty-first Century [Hardcover] 중고
저자 Harris, Peter J.F. | 출판사 Cambridge
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1999년 10월 0일 출간
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This book covers all the most important areas of nanotube research, as well as discussing related structures such as carbon nanoparticles and ‘inorganic fullerenes’. Carbon nanotubes are molecular-scale carbon fibres with structures related to those of the fullerenes. Since their discovery in 1991, they have captured the imagination of physicists, chemists and materials scientists alike. Physicists have been attracted to them because of their extraordinary electronic properties, chemists because of their potential as ‘nano-test-tubes’, and materials scientists because of their amazing stiffness, strength and resilience. On a more speculative level, nanotechnologists have considered possible nanotube-based gears and bearings. This is the first single-author book on carbon nanotubes. It will be of interest to chemists, physicists, materials scientists and engineers working on carbon materials and fullerenes from both an academic and industrial background.

저자소개

목차

Acknowledgements xiii
Introduction 1 (15)
The discovery of fullerene-related carbon 3 (1)
nanotubes
Characteristics of multiwalled nanotubes 4 (3)
Single-walled nanotubes 7 (3)
Pre-1991 evidence for carbon nanotubes 10 (2)
Nanotube research 12 (1)
Organisation of the book 13 (3)
References 14 (2)
Synthesis: Preparation methods, growth 16 (45)
mechanisms and processing techniques
Production of multiwalled nanotubes: 18 (7)
non-catalytic methods
The arc-evaporation technique 18 (3)
The quality of nanotube samples produced 21 (1)
by arc-evaporation
Safety considerations 21 (1)
Condensation of carbon vapour in the 22 (1)
absence of an electric field
Pyrolytic methods 23 (1)
Electrochemical synthesis of nanotubes 24 (1)
Experiments on the heat treatment of 25 (3)
fullerene soot
Catalytically produced multiwalled nanotubes 28 (6)
Background 28 (2)
Growth mechanisms of catalytically 30 (4)
produced nanotubes
Synthesis of aligned nanotubes by 34 (1)
catalysis
Nanotubes on TEM support grids: a word of 34 (3)
warning
Single-walled nanotubes 37 (6)
Discovery 37 (2)
Subsequent work on single-walled tubes 39 (2)
Nanotube `ropes' 41 (2)
Theories of nanotube growth 43 (6)
General comments 43 (1)
Why do tubes remain open during growth? 44 (1)
Properties of the arc plasma 45 (1)
An alternative model 46 (1)
Growth of single-walled nanotubes 47 (2)
Purification of multiwalled tubes 49 (3)
Purification of single-walled tubes 52 (1)
Alignment of nanotube samples 53 (1)
Length control of carbon nanotubes 53 (1)
Discussion 54 (7)
References 56 (5)
Structure 61 (50)
Classification of tubular biological 62 (3)
structures
Bonding in carbon materials 65 (1)
The structure of carbon nanotubes: 66 (16)
theoretical discussion
Vector notation for carbon nanotubes 66 (2)
Unit cells of nanotubes 68 (3)
Multiwalled nanotubes 71 (1)
Theory of nanotube capping 72 (3)
Symmetry classification of nanotubes 75 (3)
Elbow connections, tori and coils 78 (1)
Arrays of single-walled nanotubes 79 (3)
The physical stability of carbon nanotubes 82 (1)
Experimental studies of nanotube structure: 82 (16)
multiwalled nanotubes
Techniques 82 (1)
The layer structure: experimental 83 (2)
observations
The layer structure: models 85 (3)
Electron diffraction 88 (1)
Plan-view imaging by HREM 89 (2)
The cross-sectional shape of multiwalled 91 (1)
nanotubes
HREM studies of cap structure 92 (3)
Elbow connections and branching structures 95 (3)
Experimental studies of nanotube structure: 98 (4)
single-walled nanotubes
High resolution electron microscopy and 98 (1)
electron diffraction
Scanning probe microscopy 99 (1)
Nanotube hoops and diameter doubling 100 (2)
Structure of carbon nanoparticles 102 (2)
Nanocones 104 (1)
Discussion 105 (6)
References 107 (4)
The physics of nanotubes 111 (45)
Electronic properties of graphite and 112 (3)
carbon fibres
Band structure of graphite 112 (2)
Transport properties of graphite, 114 (1)
disordered carbons and carbon fibres
Magnetoresistance of graphite and carbon 114 (1)
fibres
Electronic properties of nanotubes: theory 115 (8)
Band structure of single-walled tubes 115 (5)
Band structure of multiwalled tubes 120 (1)
Electron transport in nanotubes 120 (1)
Nanotube junctions 121 (1)
Electronic properties of nanotubes in a 121 (2)
magnetic field
Electronic properties of nanotubes: 123 (14)
experimental measurements
Resistivity measurements on multiwalled 123 (7)
nanotubes
Resistivity measurements on single-walled 130 (4)
nanotubes
Doping of nanotube bundles 134 (1)
Electron spin resonance 134 (3)
Magnetic properties of nanotubes 137 (3)
Optical properties of nanotubes 140 (1)
Vibrational properties of nanotubes 141 (6)
Symmetry of vibrational modes 141 (3)
Experimental IR and Raman spectra: 144 (1)
multiwalled nanotubes
Experimental IR and Raman spectra: 144 (3)
single-walled nanotubes
Electron energy loss spectroscopy of 147 (2)
nanotubes
Nanotube field emitters 149 (1)
Discussion 150 (6)
References 151 (5)
Nanocapsules and nanotest-tubes 156 (30)
Metallofullerenes 157 (1)
Filling nanotubes and nanoparticles by 158 (4)
arc-evaporation
Early work 158 (1)
Further studies 158 (4)
Preparation of filled nanoparticles from 162 (2)
microporous carbon
Properties of filled nanoparticles 164 (2)
Protection from environmental degradation 164 (1)
Encapsulation of magnetic materials 164 (1)
Encapsulation of radioactive materials 165 (1)
Technegas 166 (1)
Opening and filling of nanotubes using 166 (12)
chemical methods and capillarity
The work of Ajayan and Iijima 166 (1)
Selective opening using gas-phase oxidants 167 (3)
Opening by treatment with nitric acid 170 (2)
Alternative liquid-phase oxidants 172 (1)
Filling with molten materials 172 (1)
Experiments on capillarity and wetting 173 (1)
Chemistry and crystallisation in nanotubes 174 (4)
Biological molecules in nanotubes 178 (1)
Filling of single-walled nanotubes 178 (2)
Storing gases in nanotubes 180 (1)
Discussion 181 (5)
References 182 (4)
The ultimate carbon fibre? The mechanical 186 (27)
properties of carbon nanotubes
Conventional carbon fibres 187 (1)
Graphite whiskers 188 (2)
Catalytically grown carbon fibres 190 (1)
Mechanical properties of carbon nanotubes 191 (9)
Theoretical predictions 191 (1)
Experimental observations using TEM: 192 (4)
qualitative
Experimental observations using TEM: 196 (2)
quantitative
Experimental observations using scanning 198 (2)
probe microscopy
Carbon nanotube composites 200 (7)
Introduction 200 (2)
Bonding between nanotubes and matrix 202 (2)
Aspect ratio 204 (1)
Experiments on incorporating nanotubes 205 (1)
into a matrix
Applications of nanotube-containing 206 (1)
composites
Nanotubes as tips for scanning probe 207 (2)
microscopes
Discussion 209 (4)
References 210 (3)
Curved crystals, inorganic fullerenes and 213 (22)
nanorods
Chrysotile and imogolite 214 (4)
Inorganic fullerenes from layered metal 218 (5)
dichalcogenides
Synthesis of chalcogenide fullerenes 218 (2)
Structure of chalcogenide fullerenes 220 (2)
Inorganic fullerenes as solid-state 222 (1)
lubricants
Nanotubes and nanoparticles containing 223 (6)
boron and nitrogen
Boron-carbon-nitride tubes 223 (1)
Pure boron nitride tubes and nanoparticles 224 (2)
Structure of boron nitride tubes and 226 (3)
nanoparticles
Carbide nanorods 229 (1)
Discussion 230 (5)
References 232 (3)
Carbon onions and spheroidal carbon 235 (31)
Carbon onions 235 (11)
Discovery 235 (1)
Ugarte's experiments: irradiation of 236 (1)
cathodic soot
Production of onions from other carbons 237 (2)
The structure of carbon onions 239 (1)
Formation mechanism of carbon onions 240 (4)
Stability of carbon onions 244 (1)
Bulk synthesis of carbon onions 244 (2)
The formation of diamond inside carbon 246 (1)
onions
Spheroidal carbon particles in soot 246 (8)
Background 246 (2)
Growth mechanisms: the traditional view 248 (2)
The icospiral growth mechanism 250 (2)
The structure of carbon black 252 (2)
Spherulitic graphite cast iron 254 (6)
History 254 (2)
The structure of spherulitic graphite 256 (3)
The precipitation process 259 (1)
Spheroidal structures in mesophase pitch 260 (1)
Discussion 261 (5)
References 262 (4)
Future directions 266 (9)
Towards a carbon nanotube chemistry 267 (2)
New all-carbon structures 269 (1)
Nanotubes in nanotechnology 270 (1)
Final thoughts 270 (5)
References 273 (2)
Name index 275 (2)
Subject index 277

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