Formation of nanotubes and hollow nanoparticles based on kirkendall and diffusion processes: A review

Small

Volumn 3, Issue 10, 2007, Pages 1660-1671

  Fan, Hong Jin ^a   Gösele, Ulrich ^b   Zacharias, Margit ^c  

^a UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

^b MAX PLANCK INSTITUTE OF MICROSTRUCTURE PHYSICS   (Germany)

^c UNIVERSITY OF FREIBURG   (Germany)

Author keywords

Diffusion; Hollow nanoparticles; Kirkendall effect; Nanotubes; Solid state reactions

Indexed keywords

DIFFUSION; NANOPARTICLES; SOLID STATE REACTIONS; VACANCIES;

HOLLOW NANOPARTICLES; KIRKENDALL EFFECT; LATTICE VACANCIES;

NANOTUBES;

NANOPARTICLE; NANOTUBE;

CHEMISTRY; DIFFUSION; REVIEW; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

DIFFUSION; MICROSCOPY, ELECTRON, TRANSMISSION; NANOPARTICLES; NANOTUBES;

EID: 35248819705     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.200700382     Document Type: Review

References (112)

1. H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, R. E. Smalley, Nature 1985, 318, 162.
2. S. Iijima, Nature 1991, 354, 56.
3. a) R. Tenne, L. Margulis, M. Genut, G. Hodes, Nature 1992, 360, 444;
4. b) L. Margulis, G. Salitra, R. Tenne, M. Talianker, Nature 1993, 365, 113.
5. M. Terrones, J. M. Romo-Herrera, E. Cruz-Silva, F. López- Urías, E. Muñoz-Sandoval, J. J. Velázquez-Salazar, H. Terrones, Y. Bando, D. Golberg, Mater. Today 2007, 10, 30.
6. a) R. Tenne, Angew. Chem. 2003, 115, 5280-5289;
7. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5124;
8. b) R. Tenne, Nat. Nanotechnol. 2006, 1, 103.
9. H. C. Zeng, J. Mater. Chem. 2006, 16, 649.
10. Y. Xiong, B. T. Mayers, Y. Xia, Chem. Commun. 2005, 5013.
11. J. Goldberger, R. Fan, P. D. Yang, Acc. Chem. Res. 2006, 39, 239.
12. a) E. O. Kirkendall, Trans. AIME 1942, 147, 104;
13. b) A. D. Smigelskas, E. O. Kirkendall, Trans. AIME 1947, 171, 130.
14. H. Nakajima, Miner. Met. Mater. Soc. 1997, 49, 15.
15. A. Paul, PhD thesis, Technische Universiteit Eindhoven, The Netherlands, 2004.
16. H. Schröder, K. Samwer, U. Köster, Phys. Rev. Lett. 1985, 54, 197.
17. Z. Radi, P. B. Barna, J. Labar, J. Appl. Phys. 1996, 79, 4096.
18. K. Zeng, R. Stierman, T.-C. Chiu, D. Edwards, K. Ano, K. N. Tu, J. Appl. Phys. 2005, 97, 024 508.
19. A. Seeger, K. P. Chik, Phys. Stat. Sol. 1968, 29, 455.
20. H. Bracht, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 2006, 253, 105.
21. U. Gösele, H. Strunk, Appl. Phys. A 1979, 20, 265.
22. D. L. Anton, A. G. Giamei, Mater. Sci. Eng. 1985, 76, 173.
23. D. Tomus, K. Tsuchiya, M. Inuzuka, M. Sasaki, D. Imai, T. Ohmori, M. Umemoto, Scr. Mater. 2003, 48, 489.
24. J. D. Kelin, G. Warshaw, N. Duziak, S. F. Cogan, R. M. Rose, IEEE Trans. Magn. 1981, 17, 380.
25. Y. Yin, R. M. Rioux, C. K. Erdonmez, S. Hughes, G. A. Somorjai, A. P. Alivisatos, Science 2004, 304, 711.
26. F. Aldinger, Acta Metal. 1974, 22, 923.
27. Y. Sun, Y. Xia, Science 2002, 298, 2176.
28. J. H. Gao, B. Zhang, X. X. Zhang, B. Xu, Angew. Chem. 2006, 238, 1242-1245;
29. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 1220.
30. H. J. Fan, R. Scholz, F. M. Kolb, M. Zacharlas, U. Gösele, Solid-State Commun. 2004, 130, 517.
31. B. Liu, H. C. Zeng, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16744.
32. R. Nakamura, D. Tokozakura, H. Nakajima, J. G. Lee, H. Mori, J. Appl. Phys. 2007, 101, 074303.
33. H. F. Shao, X. F. Qian, Z. K. Zhu, J. Solid State Chem. 2005, 178, 3522.
34. Y. Wang, L. Cai, Y. Xia, Adv. Mater. 2005, 17, 473.
35. H. L. Xu, W. Z. Wang, W. Zhu, L. Zhou, Nanotechnology 2006, 17, 3649.
36. H. L. Cao, X. F. Qian, C. Wang, X. D. Ma, J. Yin, Z. K. Zhu, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16024.
37. L. Z. Zhang, J. C. Yu, Z. Zheng, C. W. Leung, Chem. Commun. 2005, 2683.
38. C. M. Wang, D. R. Baer, L. E. Thomas, J. E. Amonette, J. Antony, Y. Qiang, G. Duscher, J. Appl. Phys. 2005, 98, 094 308.
39. R. Nakamura, J. G. Lee, D. Tokozakura, H. Mori, H. Nakajima, Mater. Lett. 2007, 61, 1060.
40. H. P. Liang, Y. G. Guo, H. M. Zhang, J. S. Hu, L. J. Wan, C. L. Bai, Chem. Commun. 2004, 1496.
41. L. N. Ye, C. Z. Wu, W. Guo, Y. Xie, Chem. Commun. 2006, 4738.
42. C. H. Guo, G. J. Zhang, Z. R. Shen, P. C. Sun, Z. Y. Yuan, Q. H. Jin, B. H. Li, D.T. Ding, T. H. Chen, Chinese J. Chem. Phys. 2006, 19, 543.
43. P. K. Chiang, R. T. Chiang, Inorg. Chem. 2007, 46, 369.
44. J. H. Gao, G. L. Liang, B. Zhang, Y. Kuang, X. X. Zhang, B. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1428.
45. S. H. Zhou, B. Varughese, B. Eichhorn, G. Jackson, K. McIlwrath, Angew. Chem. 2005, 117, 4615;
46. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4539.
47. Y. W. Ma, K. F. Huo, Q. Wu, Y. N. Lu, Y. M. Hu, Z. Hu, Y. Chen, J. Mater. Chem. 2006, 16, 2834.
48. J. Zheng, X. B. Song, Y. H. Zhang, Y. Li, X. G. Li, Y. K. Pu, J. Solid State Chem. 2007, 180, 276.
49. A. Colder, F. Huisken, E. Trave, G. Ledoux, O. Guillois, C. Reynaud, H. Hofmeister, E. Pippel, Nanotechnology 2004, 15, L1.
50. Y. G. Li, B. Tan, Y. Y. Wu, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14 258.
51. Y. W. Wang, H. Xu, X. B. Wang, X. Zhang, H. M. Jia, L. Z. Zhang, J. R. Qiu, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 13 835.
52. Q. Li, R. M. Penner, Nano Lett. 2005, 5, 1720.
53. H. J. Fan, M. Knez, R. Scholz, K. Nielsch, E. Pippel, D. Hesse, M. Zacharias, U. Gösele, Nat. Mater. 2006, 5, 627.
54. H. Tan, S. P. Li, W. Y. Fan, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15 812.
55. C. H. B. Ng, H. Tan, W. Y. Fan, Langmuir 2006, 22, 9712.
56. J. Zhou, J. Liu, X. D. Wang, J. H. Song, R. Tummala, N. S. Xu, Z. L. Wang, Small 2007, 3, 622.
57. X. Y. Chen, Z. J. Zhang, Z. G. Qiu, C. W. Shi, X. L. Li, J. Colloid Interface Sci. 2007, 308 271.
58. Y. Chang, M. L. Lye, H. C. Zeng, Langmuir 2005, 21, 3746.
59. Q. Wang, J. X. Li, G. D. Li, X. J. Cao, K. J. Wang, J. S. Che, J. Cryst. Growth 2007, 299, 386.
60. Y. Yin, C. K. Erdonmez, A. Cabot, S. Hughes, A. P. Alivisatos, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1389.
61. S. Prasad, A. Paul, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 233 114.
62. a) B. Bengtson, R. Jagitsch, Arkiv Kemi, Mineral. Geol. 1947, 24A, 1;
63. b) D. L. Branson, J. Am. Ceram. Soc. 1965, 48, 591.
64. K. N. Tu, U. Gösele, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 093 111.
65. A. M. Gusak, T. V. Zaporozhets, K. N. Tu, U. Gösele, Philos. Mag. 2005, 85, 4445.
66. H. J. Fan, M. Knez, R. Scholz, D. Hesse, K. Nielsch, M. Zacharias, U. Gösele, Nano Lett. 2007, 7, 993.
67. G. C. Kuczynski, Trans. AIME 1949, 185, 169.
68. O. J. Whittemore, J. A. Varela, J. Am. Ceram. Soc. 1981, 64, C154.
69. A. Akash, M. J. Mayo, J. Am. Ceram. Soc. 1999, 82, 2948.
70. J. P. Han, P. Q. Mantas, A. M. R. Senos, J. Am. Ceram. Soc. 2005, 88, 1773.
71. O. A. Louchev, H. Kanda, A. Rosén, K. Bolton, J. Chem. Phys. 2004, 121, 446.
72. R. Scholz, U. Gösele, E. Niemann, D. Leidich, Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 1453.
73. O. A. Louchev, Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 3522.
74. L. Schubert, P. Werner, N. D. Zakharov, G. Gerth, F. M. Kolb, L. Long, U. Gösele, T. Y. Tan, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 4968.
75. P. X. Gao, Z. L. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11 299.
76. N. Cabrera, N. F. Mott, Rep. Prog. Phys. 1949, 12, 163.
77. X. Wang, P. X. Gao, J. Li, C. J. Summer, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2002, 14, 1732.
78. T. Y. Tan, U. Gösele, Appl. Phys. A 1985, 37, 1.
79. D. B. Kao, J. P., McVittie, W. D. Nix, K. C. Saraswat, IEEE Trans. Electron Devices 1987, 34, 1008.
80. C. C. Büttner, M. Zacharias, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 263 106.
81. Y. J. Li, M. Y. Lu, C. W. Wang, K. M. Li, L. J. Chen, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 143 102.
82. Y. Mao, S. Banerjee, S. S. Wong, Chem. Commun. 2003, 408.
83. Z. Yin, Y. Sakamoto, J. Yu, S. Sun, O. Terasaki, R. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8882.
84. S. V. Krivovichev, V. Kahlenberg, R. Kaindl, E. Mersdorf, I. G. Tananaev, B. F. Myasoedov, Angew. Chem. 2004, 117, 1158;
85. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 44, 1134.
86. X. Wang, C. J. Summers, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2004, 16, 1215.
87. H. J. Fan, A. Lotnyk, R. Scholz, Y. Yang, D. S. Kim, E. Pippel, S. Senz, D. Hesse, M. Zacharias, unpublished results.
88. a) V. Ya. Prinz, V. A. Seleznev, A. K. Gutakovsky, A. V. Chehovskiy, V. V. Preobrazhenskii, M. A. Putyato, T. A. Gavrilova, Phys. E 2000, 6, 828;
89. b) O. G. Schmidt, K. Eberl, Nature 2001, 410, 168;
90. c) O. G. Schmidt, N. Schmarje, C. Deneke, C. Müller, N. Y. Jin-Phillipp, Adv. Mater. 2001, 13, 756.
91. L. M. Viculis, J. J. Mack, R. B. Kaner, Science 2003, 299, 1361.
92. a) M. Steinhart, R. B. Wehrspohn, U. Gösele, J. H. Wendorff, Angew. Chem. 2004, 116, 1356;
93. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1334;
94. b) L. Zhao, T. Z. Lu, M. Zacharias, J. Yu, J. Shen, H. Hofmeister, M. Steinhart, U. Gösele, Adv. Mater. 2006, 18, 363;
95. c) F. D. Morrison, L. Ramsay, J. F. Scott, J. Phys. Condens. Matter 2003, 15, L527.
96. W. Lee, R. Scholz, K. Nielsch, U. Gösele, Angew. Chem. 2005, 117, 6204;
97. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6050.
98. a) H. Shin, D. K. Jeong, J. Lee, M. M. Sung, J. Kim, Adv. Mater. 2004, 16, 1197;
99. b) M. Daub, M. Knez, U. Gösele, K. Nielsch, J. Appl. Phys. 2007, 101, 09 J111;
100. c) J. Bachmann, J. Jing, M. Knez, S. Barth, H. Shen, S. Mathur, U. Gösele, K. Nielsch, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 9554.
101. J. Goldberger, R. He, Y. F. Zhang, S. Lee, H. Q. Yan, H. J. Choi, P. Yang, Nature 2003, 422, 599.
102. R. H. A. Ras, M. Kemell, J. de Wit, M. Ritala, G. ten Brinke, M. Leskelä, O. Ikkala, Adv. Mater. 2007, 19, 102.
103. G. Z. Shen, Y. Bando, C. H. Ye, X. L. Yuan, T. Sekiguchi, D. Golberg, Angew. Chem. 2006, 118, 7730;
104. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7568.
105. Y. Xia, P. Yang, Y. Sun, Y. Wu, B. Mayers, B. Gates, Y. Yin, F. Kim, H. Yan, Adv. Mater. 2003, 15, 353.
106. H. J. Fan, P. Werner, M. Zacharias, Small 2006, 2, 700.
107. a) H. J. Fan, W. Lee, R. Scholz, A. Dadgar, A. Krost, K. Nielsch, M. Zacharias, Nanotechnology 2005, 6, 913;
108. b) H. J. Fan, B. Fuhrmann, H. Leipner, R. Scholz, A. Berger, A. Dadgar, A. Krost, U. Gösele, M. Zacharias, Nanotechnology 2006, 16, S231.
109. R. Fan, Y. Y. Wu, D. Y. Li, M. Yue, A. Majundar, P. D. Yang, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5254.
110. Y. Chen, X. Xue, T. Wang, Nanotechnology 2005, 16, 1978.
111. a) H. J. Fan, M. Knez, R. Scholz, K. Nielsch, E. Pippel, D. Hesse, U. Gösele, M. Zacharias, Nanotechnology 2006, 17, 5157;
112. b) M. Zacharias, K. Nielsch, private communication.