các cấu trúc nano ZnO một chiều:sự tăng trưởng trong dung dịch và các tính chất đặc trưng

B n truy c p ngu n tài li u ch t l ng cao www.mientayvn.com phát hành ây b n xem tr c c a tài li u, m t s thông tin hình nh đư b n B n ch xem đ c toàn b tài li u v i n i dung đ y đ đ nh d ng g c đư toán R t có th thông tin mà b n tìm b khu t ph n n i dung b n ……………………………………………………………………………………… Liên h v i chúng tôi: thanhlam1910_2006@yahoo.com ho c frbwrthes@gmail.com ……………………………………………………………………………………… Thông tin v tài li u S th t tài li u (s th t tài li u dùng đ tra c u thông tin v giá c a nó): 1836 nh d ng g c: doc ……………………………………………………………………………………… Xem giá c hình th c toán t i đây: www.mientayvn.com/bg_thanh_toan.html T p tin có cài pass (b n s nh n đ c pass sau đư toán)μ www.mientayvn.com/DICH_THUAT/N_Cau_truc_nano_ZnO_mot_chieu_1836.rar ……………………………………………………………………………………… Các tài li u đ c t ng mi n phí kèm theo: www.mientayvn.com/Tai_lieu_cung_chu_de/1836.doc ……………………………………………………………………………………… CHÚNG TÔI R T MU N CUNG C P TÀI LI U NÀY MI N PHÍ CHO CÁC H C SINH, SINH VIÊN NGHÈO, HO C CÓ HOÀN C NH C BI T KHị KH N NH N C TÀI LI U NÀY MI N PHÍ, HÃY TH C HI N THEO CÁC YÊU C U M C 1, 3, 5, 8, 9, 10 TRONG LIÊN K T SAU ỂYμ http://mientayvn.com/Trao_doi_tai_nguyen.html Tài li u đ c d ch sang ti ng vi t b i: T b n g c: https://docs.google.com/file/d/0B2JJJMzJbJcwTy1UREpYSExyalU/edit Liên h : thanhlam1910_2006@yahoo.com ho c frbwrthes@gmail.com D ch tài li u c a b n: http://www.mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html Các c u trúc nano ZnO m t chi u: s t ng tr ng dung d ch tính ch t đ c tr ng Tóm t t: Các c u trúc nano ZnO m t chi u đư đ c nghiên c u m nh m r ng rãi m t th p k qua không ch tính ch t v t lý hóa h c đáng Ủ c a chúng mà ng d ng công ngh đa d ng c a chúng hi n t i t ng lai Bài báo đ a m t t ng quan toàn di n v b c ti n trình t ng h p c u trúc nano ZnO m t chi u b ng ph ng pháp hóa t, s đ c p đ n c s ph ng pháp lu n c a trình t ng h p c ch t ng tr ng t ng ng, c u trúc khác nhau, s pha t p h p kim, s t ng tr ng đ c u n theo v trí đ , cu i cùng, tính ch t đ c tr ng c a chúng nh xúc tác, b m t không dính n c, c m bi n thi t b n t nano, quang h c, quang n thi t b s n xu t n ng l ng Gi i thi u: ZnO m t v t li u bán d n d ch chuy n th ng áp n, có đ r ng vùng c m γ.γ7 eV n ng l ng liên k t exciton 60 meV nhi t đ phòng [1, 2] Nó r t nhi u ng d ng thi t b n t , quang n, n hóa c n [ - 8], ch ng h n nh laser c c tím (UV) [9, 10], diot phát quang [11], thi t b phát x tr ng [12 – 14], c m bi n nano hi u su t cao [15 – 17], pin m t tr i [18- β1], máy phát nano áp n [22 – 24], linh ki n áp n nano [25 – 27] Các c u trúc ZnO m t chi u (1D) đư đ c t ng h p b ng nhi u ph ng pháp ch ng h n nh ph ng pháp hóa t [28-30], l ng t h i v t lý [ 3133], l ng t h i hóa h c h u c kim lo i (MOCVD) [34 – 36], epitaxy chùm phân t (MBE) [37], l ng t laser xung [38, 39], phún x [δ0], ph ng pháp dòng [δ1], quay n hóa [42 -44] th m chí ph ng pháp t xu ng b ng cách n mòn [δ5] Trong ph ng pháp này, l ng t h i v t lỦ ph ng pháp dòng th ng đòi h i nhi t đ cao d dàng đ l n ch t xúc tác ho c t p ch t vào c u trúc nano ZnO, chúng khó có th tích h p v i đ h u c m m d o cho thi t b n t di đ ng xách tay t ng lai MOCVD MBE có th cho m ng dây nano ZnO ch t l ng cao nh ng th ng có nh c m tính đ ng đ u c a m u kém, s n l ng s n ph m th p ph i l a ch n v t li u đ Chi phí th c nghi m c ng r t cao, v y chúng đ c s d ng r ng rãi L ng t laser xung, phún x ph ng pháp t xu ng có kh n ng u n l p l i so v i k thu t khác Quay n hóa cho s i đa tinh th Nói m t cách t ng đ i, ph ng pháp hóa t đáng Ủ m t s lí do: chúng có giá thành th p, đ c h i th có th d dàng s n xu t v i quy mô l n [46, 47]; s t ng tr ng xu t hi n nhi t đ t ng đ i th p, t ng thích v i đ h u c m m d o; Không c n s d ng xúc tác kim lo i có th đ c tích h p v i công ngh Silic đư đ c phát tri n m nh [δ8]; Thêm vào đó, có nhi u tham s có th u ch nh đ u n có hi u qu hình thái h c tính ch t c a s n ph m cu i [δλ, 50] Ph ng pháp hóa t đư đ c ch ng minh m t ph ng pháp có hi u qu linh ho t vi c nuôi c u trúc nano ZnO m t chi u đây, ph n t ng quan s t p trung vào c u trúc nano ZnO m t chi u đư đ c nuôi b ng ph ng pháp hóa t, m c dù vi c đánh giá c u trúc nano ZnO đư đ c đ a nhi u tài li u tham kh o [1,5 ,6, 51-53], s đ c p đ n khía c nh nh sau Th nh t s xem xét c s ph ng pháp lu n c a trình ch t o c ch t ng tr ng đư đ c s d ng tài li u Th hai, s trình bày lo i c u trúc nano ZnO m i l khác đư đ t đ c b ng ph ng pháp hóa t Th ba, s tóm t t ph ng pháp đ u n tính d n n c a c u trúc nano ZnO b ng cách pha t p, ch ng h n nh lo i n, lo i p s pha t p kim lo i chuy n ti p k thu t vùng c m ZnO b ng cách h p kim v i oxit kim lo i khác Th t , s trình bày k thu t khác đư đ c th c hi n đ u n phân b không gian c a c u trúc c a ZnO đ , c th k thu t t o biên d ng Cu i s minh h a tính ch t đ c tr ng c a c u trúc nano ZnO m t chi u nhi u ng d ng có tính ch t đ t phá mà c u trúc nano ZnO m t chi u đóng vai trò quan tr ng Ph ng pháp lu n c b n v s t ng h p ch t ng tr ng: ZnO m t oxit l ng tính v i giá tr m đ ng n kho ng 9.5 [54] Nói chung, ZnO s tinh th hóa s th y phân mu i k m m t dung d ch baz có th đ c hình thành dùng ki m m nh ho c y u Zn2+ s s p x p d i d ng ph c h t di n Do c u hình electron 3d10, màu có n ng l ng b n hóa tr ng tinh th b ng ph thu c vào nhi t đ pH nh t đ nh [55], Zn2+ có th t n t i m t chu i tr ng thái trung gian ZnO có th đ c hình thành b ng cách kh n c ch t trung gian Ph n ng hóa h c h có n c th ng đ c xem s cân b ng thu n ngh ch l c u n c c ti u c a n ng l ng t c a toàn b h ph n ng, b n ch t c h u c a ph ng pháp hóa t [56] ZnO có c u trúc wurtzite t ng tr ng d c theo tr c c có b m t phân c c n ng l ng cao, ch ng h n nh b m t ±(0001) v i b m t đ c k t thúc Zn2+ b m t đ c k t thúc O2- xen k [28] Vì v y m t m m ZnO m i hình thành n ng l ng b m t phân c c cao, phân t ti n ch t ti p theo có khuynh h ng bám vào b m t c c Tuy nhiên sau h p th m t l p phân t ti n ch t, phân t chuy n thành b m t c c khác v i đ phân c c đ o ng c Ch ng h n b m t đ c k t thúc Zn2+ s thay đ i thành b m t đ c k t thúc b ng O2ho c ng c l i M t trình nh th l p l i theo th i gian d n đ n s t ng tr ng nhanh theo h ng ± [0001] đ phô b m t không phân c c {1 00} {2 0} vào dung d ch ây c s đ c u trúc nano m t chi u đ c hình thành 2.1 S t ng tr ng dung d ch ki m nói chung: M t dung d ch ki m c s đ hình thành c u trúc nano ZnO b i ion kim lo i hóa tr II thông th ng không th y phân môi tr ng axit [28, 57, 58] Các h p ch t ki m đ c s d ng ph bi n KOH NaOH Nói chung, đ tan c a ZnO dung d ch ki m t ng theo n ng đ ki m nhi t đ S siêu bão hòa cho phép đ t đ c m t vùng t ng tr ng [58] KOH đ c xem có u th h n h n so v i NaOH, b i K+ có bán kính ion l n h n th xác su t tích h p vào m ng ZnO th p h n [58, 5λ] H n n a, ng i ta c ng th y r ng Na+ b hút b i OH- xung quanh tinh th nano hình thành nên l p b t o, th c n tr s t ng tr ng tinh th nano [60] Các ph n ng có liên quan đ n trình t ng tr ng đ c minh h a ph ng trình [61, 6β], đ i v i ph ng trình (β), s n ph m không nh t thi t Zn(OH)42- mà c ng có th d ng Zn(OH)+, Zn(OH)2, Zn(OH)3ph thu c vào tham s ch ng h n nh n ng đ Zn2+ giá tr pH nh bi u di n hình 1(a) t t c d ng trung gian đ c gi tr ng thái cân b ng v i d ng ch y u khác u ki n ph n ng khác Quá trình t ng tr ng có th đ c mô t nh sau [6γ] Ban đ u, ion Zn2+ OH- ph i h p v i sau chúng tr i qua trình kh n c, b ng cách trao đ i proton hình thành liên k t Zn2+ … O2- ….Zn2+ d n đ n kh i k t t d ng [Znx(OH)y](2x-y) có c u trúc m t Các phân t H2O đ c hình thành qua qúa trình kh n c di chuy n vào dung d ch Các kh i k t t th ng ch a h n 50 ion s hình thành ion O2- cho th y có s thay đ i đ t ng t kh i k t t Sau kh i k t t đ t đ n kho ng 150 ion, mi n ZnO lo i wurtzite (ph i trí ki u t di n) đ c t o m m vùng trung tâm c a kh i k t t ( đ c bi u di n hình 1b) Lõi bao g m ion Zn2+ O2-, b m t kh i k t t ch y u bao g m ion Zn2+ OH- Các kh i k t t có 200 ion cho th y m t lõi ZnO c u trúc wurtzite có kích th t nano đ c hình thành nh k t qu c a s liên k t kh n c thêm c a ion Zn2+ OH- [63] Hình (1) Gi n đ n đ nh pha c a h ZnO (s)-H2O 25 ° C nh hàm theo n ng đ ti n ch t pH, đ ng nét đ t bi u th tr ng thái cân b ng nhi t đ ng l c h c gi a ch t hòa tan Zn2 + pha r n t ng ng [64 (b) S k t t s t o m m c a vùng ZnO c u trúc wurtzite, sáu vòng thành ph n đ c tr ng tâm k t t đ c tô màu xanh Hai c p sáu vòng so le hình thành nên m t tâm n đ nh làm t ng thêm tính tr t t theo h ng c u trúc wurtzite [63] Sao chép v i s cho phép Trong ph ng trình O2- ZnO đ n t baz ch không ph i t dung môi H2O Do s t ng tr ng c a ZnO không nh t thi t đòi h i dung môi ph i H2O [65] Nó có th dung môi h u c ch ng h n nh methanol [66], ethanol [67] butanol [68] ho c th m chí ch t l ng ion hóa [6λ, 70] Trong u ki n ki m, ph n ng có kh n ng x y nhi t đ phòng b ng cách u ch nh t l Zn2+ OH- làm n y sinh các dây nano ZnO v i đ ng kính d i 10nm Các dây nano ZnO v i t s h ng khác có th đ c đ c ch t o đ n gi n b ng cách u ch nh n ng đ OH- th i gian ph n ng [68] S t ng tr ng tinh th nano vô c có c c nh y v i dung môi ph n ng, hình thái h c c a chúng có th đ c u ch nh u n b ng ph ng pháp b m t chuy n ti p tinh th -dung môi [66] Trong nh ng tr ng h p nh th , hình thái h c c a ZnO b chi ph i m nh m b i s phân c c áp su t h i bão hòa c a dung môi [65] Nh đ c bi u di n hình 2(a) đ n 2(c), t s h ng c a dây nano ZnO đ c miêu t qua t c đ t ng tr ng t ng đ i c a b m t có c c c c, có th d dàng u ch nh b ng cách thay đ i s phân c c c a dung môi Các phân t c a dung môi phân c c cao có t ng tác m nh h n v i b m t có c c ZnO th gây tr ng i cho phân t ti n ch t h p th l ng vào b m t có c c T s h ng c a c u trúc nano ZnO t ng t dung môi phân c c nhi u methnol sang dung môi phân c c nh 1butanol T t c dây nano ZnO trình t ng tr ng cho th y hai m t ph ng c s đ c vát m t t t, d c theo tr c ±c nh đ c bi u di n hình 2d [67] Hình Các nh kính hi n vi n t truy n qua (TEM) c a dây nano ZnO đ c t ng h p dung môi có c c khác nhau: (a) methanol [66], (b) ethanol [66], (c) butanol-1 [68] M c dù nhi t đ ph n ng th i gian t ng tr ng khác nhau, v n có th th y nh h ng c a s phân c c dung môi đ n t s h ng c a dây nano.Các hình nh (a) (b) vân nhi u x electron c a vùng đ c ch n (d) S đ minh h a s t ng tr ng đ u + c c a ZnO v i hai góc liên ph ng (góc gi a m t ph ng) thông th ng [67].Sao chép v i s cho phép Khi dung môi ch a hexan c c, dây nano siêu m ng ó đ ng kính 2nm có th đ c t ng h p t ti n ch t axetat đ n gi n nh đ c bi u di n hình (a) [71] Các dây nano siêu m ng c ng t ráp thành c m dây nano đ ng đ u đ nh h ng song song v i đ i v i tr c dài [ 71] Các phép đo h p th phát quang vùng c c tím g n có th xác đ nh đ c hi u ng giam c m l ng t đ c có hi n di n dây nano siêu m ng v i tr ng thái c b n exciton kho ng 3.55eV [71] Các dây nano siêu m ng có th đ c hình thành b ng cách liên k t có đ nh h ng ch m l ng t nh đ c bi u di n hình 3b Pacholfki c ng s đư cho r ng s g n h t nano ZnO có d ng g n hình c u đ c t o hình t t s m t đ ng ph n ng ch y u s hình thành dây nano đ n tinh th [72, 73] Các c chai gi a h t nano lân c n đ c g n vào s đ c làm đ y sau th b m t dây nano s đ c làm tr n b ng ph ng pháp Ostwald ripening [7β] Hình 63 (a) B trí thí nghi m quy trình làm vi c c a máy phát n nano d a AFM [22] (B) nh x 40 c a đ a hình AFM (c) biên d ng n áp đ u t ng ng thu đ c di n tích 40 dây nano ZnO th ng đ ng [114] ã xin phép chép l i 6.λ.β.γ Máy phát n nano dòng m t chi u c i thi n kh n ng phát n c a máy phát n nano, c n ph i thay th m i AFM m i b ng m t ngu n n ng l ng c h c đ n gi n h n có th kích thích m ng dây nano đ ng th i liên t c Wang c ng s đư thi t k m t máy phát n nano dòng m t chi u [23] V c b n, h đư thay th m i AFM b ng m t chu i r ng có hình d ng ngo n ngoèo nh n c c đ nh B ng cách ph n c c đ nh ngo n ngoèo m t m ng dây nano ZnO, đóng gói toàn b c u trúc v i polyme m m d o, sau thi t b thú v v i sóng siêu âm, đ u m t chi u n đ nh không đ i đư đ c quan sát Trong thi t k này, n c c đ nh ngo n ngoèo gi ng nh m t m ng m i AFM Khi đ c kích thích b ng sóng siêu âm, có s di chuy n t ng đ i gi a n c c đ nh dây nano ZnO th ng đ ng Sóng siêu âm c ng có th làm dây nano dao đ ng M i m i r ng zigzag n c c đ nh có tính n ng gi ng nh m t m i AFM đ b cong thu s phóng n t dây nano bên d i Do s ch nh l u c a diode Schottky, dòng x n c a m i c p r ng dây nano h ng, t m i đ n dây nano Hàng tri u xung n cu i đ t c [23] c c ng vào t o đ u có dòng m t chi u liên Tuy nhiên, nh c m c a thi t k ch có m t ph n nh c a dây nano ho t đ ng trình t o dòng, b i đa s chúng ho c ng n đ đ n n c c ngo n ngoèo, ho c không v trí đ đ c u n cong b i n c c đ nh ngo n ngoèo Do chi u cao không đ ng nh t s phân b ng u nhiên c a dây nano, ng i ta c tính r ng ch có 5% dây nano đư th c s ho t đ ng trình t o dòng, dây nano khác ho t đ ng nh n dung ký sinh làm gi m n áp đ u toàn ph n [541] c i thi n hi u su t thi t b , có hai cách ti p c n đ n gi n đ t ng s dây nano ho t đ ng Th nh t, phân ph i c a dây nano ZnO đ c n ph i đ c u n [δ8], đ phù h p v i hình d ng hình thái h c c a n c c đ nh ngo n ngoèo Cu i cùng, u s m r ng ph n ho t đ ng c a dây nano, có th t o n Cách ti p c n khác thi t k m t máy phát n nano, bao g m s i nano (nanobrushes) m i nano- đ n -dây nano nh đ c minh h a Hình 64 (a) [100] C u hình có th đ t đ c đ ph ng [100], ho c s i quang cong [96, 542] C m ng m i nano dây nano ZnO có th đ c t ng h p b ng ph ng pháp hóa t nh h n 100 ° C hai b m t c a m t đ ph bi n (Figs 64 (b) 64 (c)) M t đ c a dây nano ZnO m i nano đóng m t vai trò quan tr ng trongquá trình phát dòng n N u chúng cao, dây nano b u n cong, dây nano có th s ch m vào dây nano k c n, s d n đ n rò t đ th p, r n tích gi m n th đ u c a máy phát m t đ công su t đ u s nh M ng m i nh n đ c ph Au đóng vai trò nh nh m ng m i AFM, th m t ng ph n vào kho ng cách gi a dây nano bên d i, gi ng nh hai s i m t đ i m t v i m c đ đan xen nh t i hai đ u Theo cách t ng t , máy phát n nano nhi u l p đư đ c tích h p b ng cách x p ch ng nhi u m nh c u trúc nh v y l i v i nhau, v i m i lóp có hai đ u cu i Nh đ c bi u di n Hình 64 (d), b n l p máy phát n nano, L1, L2, L3, L4, có n th đ u t ng ng 11 mV, 1δ mV, 16 mV, β0 mV Khi chúng đ c m c n i ti p, n th đ u toàn ph n ~ 62 mV, x p x t ng c a chúng M t đ công su t đ u đ t đ c kho ng 0.11 W/cm2 Hình 64 (a) Thi t k c b n c a m t máy phát n nano hai l p ph i c a (b) dây nano ZnO (c) m ng m i nano ZnO b ng ph c a máy phát n nano t b n l p riêng bi t thi t b b n l p thích đ c b t t t tu n hoàn kho ng th i gian 10 s [100] Các nh SEM c a s t ng tr ng v a ng pháp hóa t (d) i n áp đ u đ c m c n i ti p Sóng siêu âm kích ã xin phép chép l i Ph ng pháp ti p c n m i nano-dây nano có b n u m chính: Th nh t, c m ng m i nano m ng dây nano đ c phân b ng u nhiên đ Vì v y, không c n ph i t n công xác đ nh v trí c u trúc nano đ , u giúp đ n gi n hóa quy trình ch t o s gi m chi phí s n xu t quy mô l n Th hai, chi u cao c a c m i nano dây nano không đ ng đ u th dây nano dài có th đ c ph b i m i nano ng n, dây nano ng n có th đ t đ n b i m i nano dài Th ba, m ng m i nano dây nano có th t ng tr ng c hai phía c a đ , u t o u ki n cho s ch m l i c a nhi u n c c Do đó, n áp dòng đ u có th đ c t ng c ng ch đ n gi n b ng cách k t n i n c c n i ti p ho c song song Th t , ho t đ ng c a máy phát n nano ph thu c vào đ l ch c khí / s u n cong c a dây nano, s c ng h ng c a dây nano không c n thi t i u m r ng đáng k ng d ng c a máy phát n nano t t n s th p (trong ph m vi hertz) sang t n s t ng đ i cao (kho ng MHz), cho phép thu đ c n ng l ng c h c hi u qu cu c s ng hàng ngày c a [100, 543] M ng dây nano ZnO su t v m t quang h c[8λ] Do đó, b ng cách thay th t m Si b ng n c c d n su t m m d o, ch ng h n nh ITO đ c l ng t đ nh a [499, 544], m ng ng nano carbon [545], graphene [546-5δ8], máy phát n nano su t có th cu c l i đ c có th đ c ch t o làm ngu n n ng l ng cho c m bi n ch m, da nhân t o, thi t b n t có th m c đ c 6.λ.β.δ Máy phát n nano dòng xoay chi u Yang c ng đư ch t o đ c m t máy phát n nano dòng xoay chi u m m d o d a s kéo dài/th có chu trình (cyclic stretching/releasing ) dây nano ZnO m ng manh đ c g n vào n c c kim lo i c hai đ u [24, 549] S kéo th m t dây nano theo chu trình t n s th p v i m t l c c ng 0.05% -0.1% đư t o m t n áp đ u xoay chi u lên đ n~ 50 mV dòng đ u b ng m t ph n m y nano ampe, v i hi u su t chuy n đ i n ng l ng kho ng 6,8% Nguyên t c làm vi c theo quan m gi n đ n ng l ng đ c minh h a hình 65 Có m t diode Schottky m t phía c a dây M c Fermi c hai phía ngang hàng dây t (Hình 65 (a)) Khi dây b c ng, m t tr ng áp n đ c t o dây phía bên trái d ng phía bên ph i âm n u tr c c c a dây bên trái (Hình 65 (b)) ảình 65 C ch làm vi c đ chép l i c đ xu t c a máy phát dòng xoay chi u m t dây ZnO [24] ã xin phép m c Fermi c a n c c bên ph i đ c nâng lên so v i n c c bên trái, u n electron ch y t n c c ph i sang n c c trái qua t i bên Các electron không qua mà tích l y t i b m t phân cách dây/đi n c c b i có m t hàng rào Schottky (Hình 65 (c)) Các electron đ c tích l y t ng lên d n d n đ n m c Fermi c a n c c bên trái cho đ n m c Fermi c a hai n c c đ t đ c m t tr ng thái cân b ng m i (Hình 65 (c)) Khi s bi n d ng c ng dây đ c gi i phóng, th áp n bi n m t, làm gi m m c Fermi c a n c c bên ph i Sau đó, electron đ c tích l y b m t phân cách dây/đi n c c trái ch y ng c qua m ch v n c c bên ph i(Hình 65 (d)), đ a h v tr ng thái ban đ u c a Các tín hi u n đ u t bi u di n hình 65 (e) Phân tích t ng t đ nén, ho c tr c c c a dây bên ph i (Hình 65 (f) th thu đ c n ng l ng c h c t n s th p m t [550, 551] ng ng v i trình đ c c áp d ng dây b bi n d ng 65 (g)) [24] Thi t k có cách hi u qu môi tr ng i n th n ng l ng đ c sinh b i m t dây không đ cho thi t b th c Do đó, vi c tích h p m t s l ng l n b thu n ng l ng dây nano vào m t b ngu n nh t c n thi t [432, 552] S d ng m t nguyên t c, m t s tích h p 700 hàng dây nano ZnO m t đ m m d o đư đ c minh ch ng, v i m i hàng ch a ~~ β0.000 dây nano, nh đ c bi u di n hình 66 [432] Khi đ b kéo c ng, t t c dây nano đ ch u m t bi n d ng c ng thu n b i đ ng kính c a dây nano nh h n nhi u so v i đ dày c a đ M i dây nano làm vi c nh m t "máy b m n p", đ c l p so v i dây nano khác đ đ c u n cong giưn Máy phát n nano tích h p có kh n ng s n sinh m t n th đ nh 1.26 V m c bi n d ng th p 0,1λ%, đ đ s c pin AA Vi c tích h p nhi u dây nano có hai yêu c u quan tr ng u tiên, t t c dây nano c n ph i có s đ nh h ng tinh th h c gi ng đ đ m b o c c c a th áp n đ c t o th ng hàng Do đó, dây nano c n ph i đ c t ng tr ng h p lý, tr c ti p đ , ch không ph i k t c u hóa h c, chúng th ng cho s đ nh h ng theo h ng ch không ph i đ nh h ng phân c c tinh th Th hai, trình tích n ảình 66 (a) S đ thi t k m t máy phát n nano c a m ng dây nano đ c tích h p theo chi u ngang , vàng crôm đ c s d ng đ t o ti p xúc Schottky ohmic t i hai đ u t ng ng c a dây nano bên (b) nh quang h c đ phóng đ i th p c a máy phát n nano tích h p ngang Hình nh (b) m t minh ch ng cho s linh ho t máy phát n nano (c) n th đ u m ch h đ c đo cho máy phát n nano tích h p ngang bao g m 700 hàng m ng dây nano Hình nh (c) n th đ u cho m t chu k bi n d ng c h c Máy phát nano tích h p ngang bi n d ng tu n hoàn v i t c đ bi n d ng 2,13% s-1 v i l c c ng t i đa 0,19% [432] ã xin phép chép l i phóng n c a dây nano nên đ c đ ng b hóa đ n th xoay chi u đ u có th đ c thêm vào t ng c ng, d n đ n n th đ u cao i u thú v n th đ u đ c t ng c ng r t nhi u b ng cách tích h p theo ph ng ngang, nh ng dòng đ u h n ch (~ 26 nA), có th s đóng góp c a y u t sau Tr c tiên, s s p x p có đ nh h ng c a dây nano theo ph ng ngang t ng tr ng không hoàn h o th c t , ch có m t ph n nh s chúng ti p xúc v i n c c vàng Trong s dây nano ti p xúc, th c s ch m t ph n nh c a chúng tham gia dòng n ngoài, dây nano không ho t đ ng đóng vai trò nh m t n dung gi m dòng n n th đ u Th hai, liên k t gi a vàng ZnO không m nh, có th tr nên l ng l o chu k c ng c h c l p l i Theo tính toán lý thuy t, ch đ c h c đàn h i n tính, n th đ u c a m t dây nano t l n tính v i đ l n c a s bi n d ng c a [527] M t bi n d ng t i đa ch có 0,1λ% đ c áp d ng nghiên c u này, nh h n nhi u so v i bi n d ng c ng c c đ i 6% đ c tiên đoán b ng lý thuy t cho m t dây nano ZnO tr c b đ t [553] Cu i cùng, n tr bên c a toàn b b ng tích h p 1-10 M , làm gi m đáng k dòng n toàn ph n Nh m t s thay th cho c u hình bên, m ng dây nano ZnO đ nh h ng theo chi u d c c ng có th s d ng đ ch t o máy phát nano dòng xoay chi u d a m t nguyên t c làm vi c T t c dây nano đ c n i song song, m i dây nano ho t đ ng nh m t b m n p, không ph thu c vào dây khác, nh đ c bi u di n hình 67 (a) 67 (b) [δγβ] Các dây nano đ c phát tri n t m Si ph ng ph vàng b ng ph ng pháp hóa t S đ nh h ng tinh th h c c a dây nano cho th y s đ nh h ng áp n c a chúng đáp ng v i s c ng bên Nh v y, th áp n t o d c theo m i dây nano có xu h ng phân ph i, d n đ n tính ch t v mô đ c t ng c ng S hi n di n c a ti p xúc Schottky nh t t i m t đ u c a dây nano u c n thi t cho máy phát n nano xoay chi u tích h p th ng đ ng i n th đ u có th đ c t ng c ng r t nhi u b ng cách tích h p n tính m t s l p máy phát n nano tích h p th ng đ ng[4γβ, 55δ] Nh đ c bi u di n hình 67 (c), ba máy phát nano xoay chi u tích h p th ng đ ng v i n th đ u t ng ng 80, λ0, λ6 mV đ c m c n i ti p, d n đ n m t n th đ u 0,βδγ V dòng đ u có th c ng đ c t ng c ng b ng cách x p ch ng song song m t s l p máy phát nano xoay chi u tích h p th ng đ ng[432] ảình 67 (a) S đ c u trúc c a máy phát nano dòng xoay chi u tích h p th ng đ ng, (b) Máy phát n nano ch u bi n d ng đ n tr c (c) S t ng c ng n th đ u c a máy phát n nano b ng cách tích h p chúng n i ti p Hình nh b ng bên trái nh phóng đ i c a m t xung đ n [432] ã xin phép chép l i 6.9.2.5 H th ng nano t c p ngu n Xây d ng h th ng nano t c p ngu n m t đ nh h ng t ng lai c a công ngh nano [495] M t h nano m t s tích h p thi t b nano, thành ph n ch c n ng, m t ngu n n ng l ng S thu n ng l ng t môi tr ng đ c p ngu n cho m t h th ng nano c c k quan tr ng đ i v i s đ l p, không dây, ho t đ ng b n v ng c a [495-497, 555] M t máy phát n nano áp n m t ph ng pháp ti p c n đ y h a h n cho ng d ng [22] M t h nano “ t c p ngu n” đư đ c ch t o d a máy phát n nano c a m t m ng dây nano ZnO th ng đ ng c m bi n nano d a m t dây nano Hai thành ph n riêng bi t đ c m c n i ti p đ t o thành m t vòng Nh đ c bi u di n hình nh hình 68, m t máy phát n nano c a m t m ng dây nano ZnO d c đ c k t n i v i c m bi n PH d a dây nano ZnO, n th c m bi n nano đ c u n b i m t vôn k C m bi n pH đ c ph m t l p Si3N4 10 nm đ m ng đ cho phép t ng tác t nh n gi a b m t h p th n tích h t t i n dây nano B ng c p ngu n cho c m bi n pH s d ng máy phát n nano m ng dây nano th ng đ ng đư t o m t n th đ u δ0 ~ mV, đ nh y rõ ràng v i s thay đ i đ pH c c b đư đ c quan sát Khi dung d ch đ m baz , b m t c a c m bi n nano đ c chi m u th b i -Onhóm Các nhóm n tích âm d n đ n vùng nghèo t i b m t c a dây nano ZnO lo i n, ảình 68 i n áp m t c m bi n pH d a dây nano ZnO đ c cung c p b i m t máy phát n nano th ng đ ng v i m t n th đ u 40 mV, cho th y s gi m t ng b c c a n th qua c m bi n nano nh m t hàm theo giá tr pH c c b c a Dây nano ZnO đ c bao ph b i m t l p m ng Si3N4 phép ki m tra đ c th c hi n vòng gi th hi u qu n mòn t dung d ch không đáng k [432] ã xin phép chép l i t ng n tr c a dây nano ZnO Vì v y, n áp r i dây nano ZnO t ng đ i cao Khi dung d ch đ m đ c thay đ i t môi tr ng baz sang môi tr ng axit, b m t c a c m bi n nano thay đ i d n t nhóm -O- sang -OH2+) Do đó, vùng nghèo t i b m t dây nano ZnO gi m, làm gi m n tr c a dây nano ZnO Khi giá tr pH c a dung d ch đ m th nghi m thay đ i t 10.01, 9.18, 7.01, 6.86, đ n 4.01, n áp r i c m bi n pH thay đ i theo Rõ ràng, u cho th y r ng máy phát n nano 20-40 mV m ng dây nano th ng đ ng có th c p ngu n cho c m bi n nano Khi s d ng m t n tr thay đ i, ng i ta th y n áp qua n tr nh y v i đ l n n tr k t qu phù h p v i lý thuy t m ch n tính [432] Vi c c p ngu n c a m t c m bi n nano m t b c quan tr ng h ng t i xây d ng ngu n t c p, ch cho h nano d a dây nano G n đây, máy phát n nano d a m t màng m ng có k t c u dây nano ZnO đư đ c ch t o t o n th đ u xoay chi u 10 V, sau ch nh l u n p toàn sóng [515], truy n d li u không dây đ c th c hi n [556] 6.9.3 S phân rã N c Hydro có m t giá tr m t đ n ng l ng cao nh t Nó k t h p v i oxy đ t o n n c mà không t o ch t gây ô nhi m Các oxit kim lo i bán d n, ví d nh , c u trúc nano ZnO TiO2, đư ch ng t ti m n ng c a chúng nh n c c quang (lo i n) ho c n c c quang (lo i p) hi u su t cao cho vi c phân rã n c t bào quang n hóa (PEC) [557] c bi t, m ng dây nano ZnO đư đ c đ c s d ng cho m c đích b i t s b m t th tích c a chúng l n, vùng c m th ng thích h p vùng th n ng ph ng, n tr n i ti p th p, hi u su t truy n electron cao so v i TiO2 Yang c ng s đư báo cáo vi c s d ng m ng dây nano ZnO lo i n nh n c c quang t bào PEC cho vi c phân rã n c [311] Các m ng dây nano đ c t ng tr ng b ng ph ng pháp th y nhi t sau đư đ c amoniac đ tích h p nguyên t nit v i n ng đ có u n b ng cách thay đ i th i gian S k t h p c a nguyên t nit vào ZnO đ a vào m c n ng l ng trung gian vùng c m ZnO, đ y ph h p th c a ZnO t vúng c c tím sang vùng kh ki n, nh đ c ch ng minh qua s photon t i đ c t ng c ng c ng nh hi u su t dòng n so v i dây nano ZnO không pha t p Tuy nhiên, sau tích h p nit , dây nano v n lo i n Các dây nano đ c g n CdTe [558], ho c đ c g n đ ng th i ch m l ng t CdS, CdSe [559], lõi-v ZnO-CdS [560] c ng đ c s d ng đ t ng c ng h p th vùng kh ki n Ng i ta tin t ng r ng CdTe có m t vùng n ng l ng d n thu n l i h n so v i CdSe có th tiêm electron vào ZnO hi u qu h n [558] Ngoài ra, ch m l ng t có kh n ng t o nhi u exciton t m t photon đ c h p th , có th làm t ng hi u su t toàn ph n [473, 474] T phép đo Mott-Schottky, th n ng vùng ph ng, m t đ electron, đ dày vùng nghèo đ c xác đ nh t ng ng 0,58 V, 4.6 × 1018 cm-3, 22 nm D i s chi u sáng, c p electron l tr ng đ c t o dây nano, tách vùng nghèo t i b m t dây nano, v i l tr ng trôi đ n b m t phân cách dây nano / ch t n phân đ ôxi hóa nhóm OH- t o O2, electron ch y qua c c âm kh nhóm H+ t o H2 Toàn b ph n ng cho trình phân rã n c là: H2O + ánh sáng β H2 + O2 Các dây nano ZnO pha t p nit có hi u su t chuy n đ i quang hydro 0,15% d i m t n th c a +0,5 V [γ11] c i thi n hi u su t, d c u trúc dây nano ZnO / ng nano cacbon đa vách đ c s d ng đ t ng di n tích b m t ho t tính toàn ph n c a thi t b PEC [247] Y u t không lỦ t ng v i thi t b PEC bao g m s phân h y quang h c s hòa tan c a anode, t c là, trình oxy hóa anode b ng l tr ng vùng nghèo n u th quang h c cao h n th oxi hóa kh c a v t li u anode M t ngu n không lỦ t ng khác s hi n di n c a tr ng thái n ng l ng g n v i b m t n c c khác v i đ i l ng bên n c c Các tr ng thái b m t có th đóng vai trò nh kênh hi u qu cho s truy n electron, n u chúng m t m c thích h p Ngoài thi t b PEC, Hong c ng s cho th y r ng th áp n c ng có th đ c th c hi n đ u n ph n ng phân rã n c không t phát[561] Các nguyên t c làm vi c đ c bi u di n hình 69 D i s rung đ ng c h c b ng sóng siêu âm, dây nano ZnO, ho c b t k v t li u áp n khác, tr i qua bi n d ng v t lý t o n tích b m t hai m t bi n d ng c ng nén Khi th áp n l n h n th oxi hóa kh chu n c a H2O (1.23 eV), H2O b tách thành H2 O2 theo t l mol βμ1 i u cho th y r ng nh ng c u trúc nano áp n có th làm s ch ch t th i n ng l ng c h c t môi tr ng, ch ng h n rung đ ng âm thanh, t o H2 cho ng d ng n ng l ng xanh ảình 69 S đ cho th y r ng b ng cách u n cong theo dao đ ng siêu âm, n tích th áp l c đ hình thành m t lo i v t li u áp n, ch ng h n nh m t s i ZnO, có th u n phân rã n thành oxy hydro [561] ã xin phép chép l i c c K t lu n Tr c đ n k t lu n, mu n chia s quan m c a v m t s v n đ quan tr ng l nh v c m t s gi i pháp kh thi đ gi i quy t nh ng v n đ Có ba thách th c u tiên đ ki m soát ch t l ng tinh th C u trúc nano ZnO đ c nuôi b ng ph ng pháp hóa t th ng có ch t l ng tinh th th p, nhi u khuy t t t, ch ng h n nh sai h ng m kho ng tr ng, có th đ c nhìn th y qua b m t g gh c a chúng Nh ng khuy t t t d n đ n đ b n ch ng đ t gãy th p, đ linh đ ng h t t i n th p, th i gian s ng c a h t t i n ng n, công su t b m ng ng cao, làm suy gi m m nh tính ch t c h c, tính ch t n quang h c c a c u trúc nano M c sai h ng cao b n ch t c a s t ng tr ng nhi t đ th p m t môi tr ng ph c t p bao g m nhi u lo i ion phân t c i thi n ch t l ng tinh th , u quan quan tr ng ph i b t đ u t m t ti n ch t thích h p, ch n thông s ph n ng đ c ki m soát t t, đ a vào tác nhân ph thích h p / ho c th m chí ki m soát m t s lo i tham s có v không quan tr ng, ch ng h n nh ion đ i ti n ch t mu i Zn2+ n ng đ ôxy hòa tan Th hai t i thi u hoá s d n n b m t cho ng d ng áp n ZnO có tính d n b m t lo i n s m t mát nguyên t oxy cho môi tr ng xung quanh dày c a vùng b m t d n n đ c tính toán vào b c hàng ch c nanomet N ng đ electron h u h n s che ch n m t ph n th áp n, làm suy gi m đáng k hi u su t c a thi t b áp n d a ZnO gi m s thi u h t oxy, có th đ y ph ng trình khuy t t t v bên trái b ng cách cung c p m t môi tr ng giàu oxy, ch ng h n nh d i áp su t riêng ph n oxy cao ho c c y nguyên t oxy có mang n ng l ng d i plasma oxy Cu i cùng, d a s d n lo i n n i t i gi m, vi c pha t p ZnO v i nguyên t nhóm V / ho c nhóm I đ đ t đ c đ d n n lo i p kh thi nh ng v n nhi u thách th c Ph n ng pha t p c a c u trúc nano ZnO v i nguyên t bên thu n l i v m t entropi h n nh ng không thu n l i v m t enthalpy Vì v y, ng i ta mong mu n ch n nguyên t thích h p v i bán kính ion l c n t t ng t d i u ki n ph n ng đ c ki m soát t t (áp su t, nhi t đ , n ng đ ti n ch t) đ gi m thi u s thay đ i enthalpy M c dù có nh ng cu c tranh lu n v pha t p lo i p màng m ng ZnO, pha t p lo i p c u trúc nano ZnO 1D có v đ y h a h n không xu t hi n sai h ng Tuy nhiên, vi t đư đ a m t t ng quan toàn di n v ng d ng ch c n ng u n s t ng tr ng c u trúc nano ZnO m t chi u đ c ch t o b ng ph ng pháp hoá t Các c u trúc nano ZnO m t chi u cu i t ng thích v m t sinh h c an toàn cho môi tr ng Chúng v t li u đa ch c n ng v i tính ch t bán d n, quang h c, áp n tính ch t khác Quan tr ng h n rõ ràng nh t, chúng có th đ c nuôi dùng ph ng pháp hóa t nhi t đ th p, chúng có th d dàng đ c tích h p v i m t ph m vi r ng v t li u công ngh T t c nh ng l i th đ t o kh i c s c u trúc nano ZnO m t chi u đ ch t o thi t b m i đa d ng L ic m n Chúng c m n s h tr c a NSF, DARPA, BES DOE Chúng c ng c m n nh ng tác gi nhi u c ng tác viên đư đóng góp d li u đư đ c xu t b n cho tài li u [...]... phép 3 Các c u trúc khác ZnO có th đ c ch t o d i các d ng và hình thái khác nhau, bao g m các dây nano, đai nano, ng / vòng, c u trúc song tinh, c u trúc phân c p, và d c u trúc v i các v t li u khác, cho th y tính linh ho t tuy t v i c a c a ph ng pháp hóa t 3.1 ai ZnO có th t ng tr ng theo h ng không phân c c, ch ng h n nh , và hình thành đai nano m t chi u [γ1], có các m t bên phân c c n ng và l... a đai nano k m axetat hai l p t ng h p b ng m t quy trình đ n gi n trong các đi u ki n bình th ng .Trong quá trình canxi hóa trong không khí, các ph i t h u c và các phân t n c xen vào đư đ c lo i b t đai nano k m axetat c b n hai l p, đ l i đai nano ZnO x p vô c và các chu i h t nano. V b n ch t, đai nano axetat k m c b n hai l p đóng vai trò nh khuôn [169] Hình 12 (a) nh SEM c a các đai nano ZnO t... nh vào các ion Zn2+ trên các b m t (0001), và do đó c ch s t ng tr ng d c theo [0001] và b bu c đ t ng tr ng ho c [150, 157, 160] V i các ion citrat, các d c theo các h ng t m nano l c giác ph ng ch không ph i các dây nano l c giác dài đ c t o ra, nh đ c minh h a trong hình 11 (c) [150, 157] Do h s nhám cao và / ho c di n tích c a các m t ph ng c s có c c đ c phô ra l n, các t m nano ZnO th hi n tính. .. s d ng đ đi u ch nh và ki m soát s t ng tr ng c a các c u trúc nano khác ch ng h n nh dây nano polymer d n đi n [16β] và ng nano TiO2 [163] Hình 11 (a) S đ minh h a s h p ph các phân t PEI trên các b m t bên c a dây nano ZnO [159] (B) nh SEM c a các dây nano ZnO đ c hình thành v i s thêm vào PEI [155] (C) m ng l n c a các s i đ n tinh th ZnO xo n đ c đ nh h ng t t trên n n thanh ZnO [150, 157].Sao... t h p v i các khuôn ch ng h n nh các oxit nhôm anot (AAO), các màng polycacbonac, th y tinh nano- kênh, và các màng m ng x p t t ch c t các đ ng polime hai kh i Trong các tài li u, khuôn đ c s d ng nhi u nh t là (AAO) do tính đ n gi n và có th ch t o di n tích l n [128] Sau khi hình thành dây nano, các khuôn có th đ đ l i các dây nano th ng đ ng Hình 7 nh SEM c a (a) Dây nano ZnO cô l nhúng trong m t... r ng thu c nhu m- ZnO lai hóa m i đ c t o ra t các dây nano ZnO và các phân t thu c nhu m [1γ1] Trong quá trình t ng tr ng, các vi h t CTAB-EB đ c hình thành t quá trình t t h p ion đóng vai trò nh m t khuôn m m cho s l ng t ZnO [131-1γδ] Thêm vào đó, Atanasovca và các c ng s đư đ a ra m t ph ng pháp nuôi dây nano ZnO đ c t o khuôn -DNA và đi n tr c a các dây nano đang t ng tr ng vào b c Ω [1γ5] 2.6... nghi m đi u khi n, trong đó dây nano ZnO đ c nhi t không th b n mòn đ hình thành các ng nano [17β] T ng t , chúng ta th y r ng các nguyên t các đ u khác nhau - k m ho c oxy- trên m t ph ng c b n (0001) đóng vai trò quy t đ nh trong s hình thành các ng nano ho c dây nano [182].Yu và các c ng s cho r ng s hình thành các ng nano ZnO phát sinh t n ng đ th p c a các phân t ti n ch t trong quá trình m đi... b i vì nó d dàng oxi hóa h n ZnO trong không khí và dung d ch [77] Fang và các c ng s đư đ a ra m t ph ng pháp đ t ng h p các m ng s i nano ZnO siêu m ng, dày đ c dùng đ kim lo i Zn trong dung d ch h n h p amoniac,/c n /và n c [108] nh đ c bi u di n trong hình 5 Nh đư đ c p trên, ZnO có th t ng tr ng v i s hi n di n c a H2O dùng môi tr ng ki m Các nghiên c u b i Kar và các c ng s đư ch ng t r ng d i... t o các vòng và đ a ZnO nhi t đ th p trên quy mô l n, nh hình 5 (a) [187] Các NaAOT b m t an t có th hình thành các vi h t / các bu ng ph n ng siêu nh v i nhi u hình d ng t hình c u đ n thanh, ellipsoid, và đ a b ng cách đi u ch nh các thông s th c nghi m [188] C u trúc nano ZnO có th t ng tr ng trong các bu ng ph n ng siêu nh cu i cùng Các ion AOT t t h p t i b m t phân cách n c / d u có th hút các. .. ng t , trong tr ng đi n ngoài nh th , ng i ta đư th y s đ nh h ng c a các dây nano t t h n và s bám dính m nh h n [117] Nói m t cách t ng quát, s t ng tr ng dây nano ZnO ch xu t hi n t i catot ngu n m t chi u [117], và xu t hi n t i c hai đi n c c đ i v i ngu n xoay chi u Quan tr ng nh t, m đi n đư ch ng t m t cách hi u qu đ pha t p các dây nano b ng cách thêm các thành ph n khác vào trong dung d ch