Separation of Double-Walled Carbon Nanotubes with Sensitivity to the Electronic Property of the Inner wall

• Applicant: Dr. Benjamin Flavel
• Subject Area: Physical Chemistry of Solids and Surfaces, Material Characterisation ; Synthesis and Properties of Functional Materials
• Term: from 2016 to 2021
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 281490160

• Final Report Year: 2021

Final Report Abstract

Obwohl doppelwandige Kohlenstoffnanoröhrchen (DWCNTs) viele gleiche und einzigartige Eigenschaften wie ihre einwandigen Gegenstücke besitzen, haben sie durch das Vorhandensein einer zweiten Wand auch viele zusätzliche potentielle Vorteile und es sind diese neue Eigenschaften, die DWCNTs sehr attraktiv für den Einbau in neuartige Bauelemente machen. Es wurde zum Beispiel lange Zeit vorgesehen, dass DWCNTs in Sensoren verwendet werden könnten, wo die Außenwand chemisch funktionalisiert werden kann, während die Innenwand makellos und verfügbar für Signaltransduktion bleibt. Jedoch ist die Umsetzung dieser Anwendungen aufgrund des gleichen Problems wie in der einwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen Community bisher stark begrenzt, nämlich die Verschiedenartigkeit des rohen DWCNT-Stoffs. Ähnlich wie SWCNTs können die Wände eines DWCNT entweder halbleitend (S) oder metallisch (M) sein und dies lässt vier verschiedene Kombinationen von innen@außen Wand entstehen, nämlich M@M, M@S, S@M, und S@S. Dieses Projekt geht diese Herausforderung gezielt an und benutzt skalierbare lösungsbasierte Methoden um innen@außen Wand getrennte DWCNTs in großen Mengen herzustellen. Im Gegensatz zu vorherigen Methoden, sind diese Methoden sensibel gegenüber der elektronischen Art des gesamten DWCNT (die von dem gemeinsamen Effekt der zwei Wände beeinflusst wird), welche wiederum eine neuartige Trennschärfe ermöglicht.

Publications

• Inner and Outer Wall Sorting of Double Walled Carbon Nanotubes, Nature Nanotechnology, 12 (2017) 1176 – 1182
  H. Li, G. Gordeev, S. Wasserroth, V. S. K. Chakradhanula, C. N. S. Kumar, F. Hennrich, A. Jorio, S. Reich, R. Krupke, B. S. Flavel
  
• Asymmetry of Resonance Raman Profiles in Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes at the First Excitonic Transition, Physical Review B 99 2019, 045404
  G. Gordeev, B. S. Flavel, R. Krupke, P. Kusch, S. Reich
  
• Separation of Small-Diameter Single-Walled Carbon Nanotubes in One to Three Steps with Aqueous Two-Phase Extraction, ACS Nano, 13 2019, 2567 – 2578
  H. Li, G. Gordeev, O. Garrity, S. Reich, B. S. Flavel
  
• The Separation of Specific Single Enantiomer Single- Wall Carbon Nanotubes in the Large Diameter Regime, ACS Nano, 14 2019, 948 – 963
  H. Li, G. Gordeev, O. Garrity, N. A. Peyyety, P. B. Selvasundaram, S. Dehm, R. Krupke, S. Cambré, W. Wenseleers, S. Reich, M. Zheng, J. A. Fagan, B. S. Flavel