Sep 9, 2010

Nano Today: Graphene and graphite nanoribbons: Morphology, properties, synthesis, defects and applications

Latest publication of the group of nanosciences has been published in Nano Today.

Nano Today
Volume 5, Issue 4, August 2010, Pages 351-372

doi:10.1016/j.nantod.2010.06.010

Graphene and graphite nanoribbons: Morphology, properties, synthesis, defects and applications Review Article
Pages 351-372
Mauricio Terrones, Andrés R. Botello-Méndez, Jessica Campos-Delgado, Florentino López-Urías, Yadira I. Vega-Cantú, Fernando J. Rodríguez-Macías, Ana Laura Elías, Emilio Muñoz-Sandoval, Abraham G. Cano-Márquez, Jean-Christophe Charlier, Humberto Terrones

Summary

Carbon is a unique and very versatile element which is capable of forming different architectures at the nanoscale. Over the last 20 years, new members of the carbon nanostructure family arose, and more are coming. This review provides a brief overview on carbon nanostructures ranging from C60 to graphene, passing through carbon nanotubes. It provides the reader with important definitions in carbon nanoscience and concentrates on novel one- and two-dimensional layered carbon (sp2 hybridized), including graphene and nanoribbons. This account presents the latest advances in their synthesis and characterization, and discusses new perspectives of tailoring their electronic, chemical, mechanical and magnetic properties based on defect control engineering. It is foreseen that some of the structures discussed in the review will have important applications in areas related to electronics, spintronics, composites, medicine and many others.

Graphical abstract

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Jun 23, 2009

C&E News: Turning Nanotubes Into Nanoribbons

APRIL 22, 2009
UPDATED FOR PRINT APR. 27 2009, P. 30

MATERIALS SCIENCE

Turning Nanotubes Into Nanoribbons

Cutting carbon nanotubes lengthwise yields thin strips of graphene

Mitch Jacoby

A chemical method can unzip multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) along their lengths to produce ribbonlike strips of graphene, according to researchers in Mexico.

CAUGHT IN THE ACT These micrographs show that a new chemical method splits open multiwalled carbon nanotubes lengthwise (left) to yield flat graphene nanoribbons (large structure at right).Fernando J. Rodríguez-Macías
CAUGHT IN THE ACT These micrographs show that a new chemical method splits open multiwalled carbon nanotubes lengthwise (left) to yield flat graphene nanoribbons (large structure at right).

These graphene nanoribbons, which are elongated one-atom-thick strips of carbon, exhibit tantalizing mechanical and electronic properties. The materials are under study for applications ranging from hydrogen storage and battery electrodes to polymer nanocomposites and sensors.

Abraham G. Cano-Márquez, Fernando J. Rodríguez-Macías, and Yadira I. Vega-Cantú, all of the Institute for Scientific & Technological Research, in San Luis Potosi, and coworkers report that treating MWNTs with lithium and ammonia results in the insertion of ammonia-solvated lithium ions between the nanotubes' concentric graphene sheets. That step ruptures the multiwalled structures by prying apart the layers, which are further separated by way of hydrochloric acid and heat treatments (Nano Lett. 2009, 9,1527).

Compared with other procedures for forming graphene nanoribbons, the new method, together with other recently reported nanotube "unzipping" methods (C&EN, April 20, page 7), offers a potentially simpler, less expensive, and more adaptable route to making large quantities of the material.

http://pubs.acs.org/cen/news/87/i17/8717news4.html

Trabajo de Investigadores del Grupo de Nanociencias y Nanotecnología del IPICYT Recibe Reconocimiento Internacional




Un artículo publicado por investigadores y estudiantes del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C. (IPICYT) en la revista Nano Letters, el pasado 8 de Abril ha recibido atención internacional de importantes medios científicos como Nature, Chemical & Engineering News y New Scientist. Este trabajo pionero, muestra un método novedoso para abrir longitudinalmente nanotubos de carbono y así obtener hojas individuales de grafeno y nanolistones grafíticos.

Es común describir a los nanotubos de carbono como hojas enrolladas de grafeno, pero la idea de desenrrollar los nanotubos no había sido reportada hasta el mes pasado. En el trabajo del IPICYT, dirigido por la Dra. Yadira I. Vega-Cantú, uno de sólo tres artículos en el mundo sobre el tema, se muestra un método original para abrir longitudinalmente nanotubos de carbono de pared múltiple, los cuales se abren mediante la intercalación de litio y amoniaco seguida de exfoliación mediante tratamientos ácidos y de calor (ver esquema).

El Dr. Mauricio Terrones, colaborador del proyecto y co-autor del artículo, escribió una perspectiva en la revista Nature comparando los tres métodos publicados sobre apertura longitudinal de nanotubos. Los otros dos métodos, del grupo del Profesor James Tour en la Universidad de Rice y del grupo del Profesor Hongjie Dai en la Universidad de Stanford (ambos en Estados Unidos) fueron publicados en la revista Nature el 16 de Abril, y constituyen alternativas complementarias al método del Grupo de Nanociencias y Nanotecnología del IPICYT. El trabajo del IPICYT fue además destacado por la revista Chemical & Engineering News de la American Chemical Society en su edición impresa del 27 de Abril de 2009 y en su sitio de internet el 22 de Abril (Turning Nanotubes Into Nanoribbons). Los tres métodos también fueron mencionados por la revista New Scientist en su sitio en línea el 15 de Abril, donde destacan que estos nuevos métodos pueden ofrecer una ruta para mejoras en computación al ofrecer nanomateriales que sobrepasen las limitaciones del silicio.

El trabajo del IPICYT contó con la participación de los estudiantes de doctorado Abraham G. Cano-Marquez, Jessica Campos-Delgado y Claudia G. Espinosa-González. La colaboración de David A. Cullen y David J. Smith de Arizona State University fue crucial para la caracterización de estos nanomateriales mediante microscopía electrónica de transmisión. Este trabajo además contó con la participación del Dr. Fernando J. Rodriguez-Macías y de los técnicos académicos Dr. Ferdinando Tristán-López e Ing. Daniel Ramírez-González, del Laboratorio de Nanociencias y Nanotecnología del IPICYT.

La importancia de este desarrollo radica en la obtención de listones de grafeno mediante un método químico escalable y que utiliza a los nanotubos como material inicial. Actualmente, este método está siendo mejorado con el fin de controlar el número de capas de grafeno y el ancho de los listones, lo cual puede permitir seleccionar entre configuraciones semiconductoras y conductoras de grafeno. Tal selectividad y control no es posible con los métodos actuales de producción de grafeno. El grafeno es un material novedoso que puede tener aplicaciones importantes en electrónica molecular, materiales fotovoltaicos, sensores, catalizadores y nano-compositos, aprovechando la alta área superficial y abundancia de átomos en los bordes de las hojas atómicas.

Este trabajo es muestra de la calidad internacional de la investigación hecha en el IPICYT y pone al Grupo de Nanociencias y Nanotecnología a la vanguardia en química de nanoestructuras de carbono y en un tema tan importante como lo es el grafeno. Fue realizado con apoyo de fondos CONACYT obtenidos por convocatoria por los investigadores responsables del proyecto además del apoyo del CONACYT y del Gobierno del Estado de San Luis Potosí para el proyecto del Laboratorio Nacional de Investigaciones en Nanociencias y Nanotecnología (LINAN) del IPICYT, coordinado por el Dr. Terrones.

San Luis Potosí, S.L.P.,16 mayo 2009

Mar 9, 2009

Ex-MWNTs: unwrapping carbon nanotubes, a new route to nanoribbons


The most recent development in carbon nanotube chemistry of our group has just been published in Nano Letters (2009 ;9 (4) :1527 - 1533) . The work entiteled " Ex-MWNTs: Graphene Sheets and Ribbons Produced by Lithium Intercalation and Exfoliation of Carbon Nanotubes" describes a novel method to produce nanoribbons and graphene sheets from MWNTs throught Li-NH3 intercalation followed by sudden exfoliation, and is the first report in the literature for unwrapping MWNTs. This important developement was carried out at our laboratory at IPICYT-LINAN, by graduate students Abraham Cano, Jessica Campos and Claudia Espinosa, researchers Yadira I. Vega Cantú, Fernando J. Rodríguez and Mauricio Terrones Maldonado, and technicians Ferdinando Tristán and Daniel Ramírez; with the collaboration of David Smith and graduate student David Cullen form the Department of Physics and School of Materials of the Arizona State University. (See publications list below)

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Nuestro trabajo más reciente en química de nanotubos acaba de ser publicado en Nano Letters (2009 ;9 (4) :1527 - 1533). El trabajo titulado " Ex-MWNTs: Graphene Sheets and Ribbons Produced by Lithium Intercalation and Exfoliation of Carbon Nanotubes" describe un método nuevo para producir nanolistones y hojas de grafeno a partir de MWNTs mediante intercalación de Li-NH3 seguida por exfoliación repentina; y es el primer reporte en la literatura para abrir y desenrrollar nanotubos de carbono. Este importante trabajo fue desarrollado en nuestro laboratorio en el IPICYT y LINAN, por los estudiantes Abraham Cano, Jessica Campos y Claudia Espinosa, los investigadores Yadira Vega, Fernando Rodríguez y Mauricio Terrones, los técnicos Ferdinando Tristán y Daniel Ramírez, en colaboración con David Smith y su estudiante David Cullen de la Universidad Estatal de Arizona. (Ver lista de publicaciones recientes abajo)

Dec 16, 2008

Macromex 2008




Our research group presented three works at Macromex 2008, the first bi-national meeting in polymer science, organized by the Division of Polymer Chemistry of the American Chemical Society, and the Mexican Society of Polymers. The meeting was held the 7th - 11th of December at Los Cabos, Baja California, México.

On December 8th, graduate student, Claudia Espinosa, presented a poster about her research project on the synthesis and characterization of highly-loaded carbon nanotube composites. (Project in colaboration with Prof. Meisha Shofner, of Georgia Tec)

The 9th, Dr. Fernando Rodríguez-Macías presented his work on the synthesis of carbon nanotube - polyaniline composites by in-situ polymerization.

And the 10th, Dr. Yadira I. Vega-Cantú presented a talk about the recent advances of the group on the synthesis and properties of carbon nanotube-polyaniline composites.

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Nuestro grupo de investigación presentó tres trabajos en el congreso Macromex 2008, el primer encuentro bi-nacional USA-México, organizado en conjunto por la División de Química de Polímeros de la ACS y la Sociedad Polimérica de México. El evento se llevó a cabo del 7 al 10 de diciembre, del 2008 en Los Cabos, Baja California, México.

El 8 de diciembre, Claudia Espinosa, estudiante de doctorado, presentó un poster sobre su proyecto de tesis, mostrando sus resultados en la síntesis y caracterización de nanocompositas con alto contenido de carga. Este proyecto es una colaboración con la Profra. Meisha Shofner, del Instituto Tecnológico de Georgia.

El 9 de diciembre, el Dr. Fernando Rodríguez Macías presentó su trabajo sobre polimerización in situ de polianilia para la preparación de nanocompositos.

Y el 10 de diciembre, la Dra. Yadira I. Vega Cantú presentó los avances recientes del grupo en la síntesis y propiedades de materiales compuestos de polianilina con nanotubos de carbono.

NanoforumEULA

Interview with Dr. Yadira Vega-Cantú about her research stay at CEA in Grenoble, France, as part of the NanoforumEULA project.


Dec 8, 2008

Colaboración con Dr. Mariño, gana premio Honeywell Nobel Initiative

Chemistry Student from Tec de Monterrey, co-advised by Dr. Mariño, Dr Vega-Cantú and Dr. Rodríguez-Macías received “Honeywell-Nobel” award.

Victor García López, currently a Bachelors in Chemistry student (Licenciatura en Ciencias Químicas), was awarded first place on the Honeywell-Nobel Initiative Student Poster Competition, under the category “ongoing research”, receiving a $4,000 USD fellowship.

Mr. García López presented a work entitled “Carotene-Nanotube Systems”, part of a project about the chemical functionalization of carbon nanotubes with carotenoids and the study of the electric interaction between both species, with the aim of creating a high efficiency solar energy conversion system. The evaluating committee saw great potential in this work due to the importance of these systems in applications such as artificial photosynthesis.

This research is co-directed by Dr. Yadira Vega-Cantú and Dr. Fernando J. Rodríguez from the Advanced Materials Department at IPICYT, in collaboration with Dr. Ernesto Mariño, from the Chemistry Departament at Tec de Monterrey (ITESM).  It brings together the experience of Dr. Mariño in carotenoid chemistry and the experience on nanotube chemistry of the group at IPICYT.

The student competition was held at the Monterrey Campus of ITESM on October 26th, 2008, as part of the event “ Building Tomorrow's World through Today's Scholarship, Research and Innovation". The judging committee included Prof. Mario Molina, 1995 Nobel in Chemistry and by Karl-Heinz Bauer, Chief Technical Officer of Honeywell Transportation Systems.

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Estudiante co-asesorado por Dres. Mariño, Vega y Rodríguez, obtiene premio en el Tec de Monterrey

Victor García López, estudiante de 5 º semestre de la Licencitura en Ciencias Químicas, obtuvo el primer lugar del premio que otrogra la iniciativa "Honeywell Nobel", en la categoría Investigación en Curso. El premio consistió de un diploma de primer lugar y una beca de $4,000 USD.

El proyecto "Carotene-Nanotube Systems" es co-dirigido por la Dra. Yadira I. Vega Cantú y el Dr. Fernando J. Rodríguez Macías, de la División de Materiales Avanzados, en colaboración con el Dr. Ernesto Mariño, del Departamento de Química del Tec de Monterrey. 

El proyecto consiste en la funcionalización química de nanotubos de carbono con carotenoides, y en el estudio de las interacciones electrónicas entre ambos, buscando una alta eficiencia en la conversión de energía solar.  Este proyecto conjunta la experiencia del Dr. Mariño en química de carotenos y la experiencia del grupo del IPICYT en química de nanotubos de carbono. El comité evaulador vislumbró un gran potencial en este proyecto debido a la importancia de los sistemas estudiados en aplicaciones como la fotosíntesis artificial.

El evento en el cual se otorgó dicho premio, se llevó a cabo en el Tec de Monterrey, campus Monterrey el pasado 26 de octubre, como parte de la competencia estudiantil "Building Tomorrow's World through Today's Scholarship, Research and Innovation". Los resultados fueron avalados por el Prof. Mario Molina, premio Nobel de Química 1995, y por Karl-Heinz Bauer, Chief Technical Officer de Honeywell Transportation Systems.