Physics of one-dimensional hybrids based on carbon nanotubes

In dit proefschrift concentreren we ons op twee soorten op SWNTs gebaseerde eendimensionale organisch-anorganische hybriden. We hebben gepoogd hun fundamentele eigenschappen te begrijpen en toepassingen in opto-elektronische apparaten te vinden. In dit werk worden “peapods” [erwtenpeulen] gezien als de hybriden waarbij organische kleine moleculen in enkelwandige koolstof nanobuizen (SWNTs) ingekapseld zijn. We introduceren een familie aan peapods met thiofeenoligomeren. De configuratie en kinetica van de in SWNTs ingekapselde moleculen werden gedemonstreerd door hoge resolutie transmissie electronenmicroscopie welke twee rijen moleculen parallel aan de SWNT wanden liet zien. De PL emissie van peapods vergeleken met die van 6T in oplossing laat bredere en minder gedetailleerde kenmerken zien. De PL levensduur van peapods wordt korter dan die van 6T moleculen in het zelfde oplosmiddel, wat wijst op een interactie tussen “pea” [erwt] en “pod” [peul] moleculen. Theoretische berekeningen demonstreren de van der Waals interactie als het bindingsmechanisme tussen de buis en het ingekapselde molecuul. Het andere in deze studie onderzochte onderwerp heeft de naam “polymer-wrapped SWNTs” [polymeer-omwikkelde SWNTs]. We onderzochten het mechanisme van de poly(9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl) (PFO)-koolstof nanobuis interactie in tolueen, welke tot een selectieve sortering van maar 5 soorten halfgeleidende SWNTs leidt. De interactie wordt gedomineerd door het octyl-octyl ritsmechanisme dat de polymeerketens aan de nanobuizen vastkoppelt. We gebruikten ook PFO gesorteerde halfgeleidende SWNTs toegepast in de vorm van veldeffecttransistoren (FETs). Externe effecten op de elektrische eigenschappen van SWNT FETs werden bestudeerd. Bovendien observeerden we dat SWNT dispersies beïnvloedt worden door het moleculaire gewicht en de zijketens van het polymeer.