Nitrogen doping mechanism in small diameter single-walled carbon nanotubes: Impact on electronic properties and growth selectivity

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 117, Issue 48, 2013, Pages 25805-25816

  Barzegar, Hamid Reza ^a   Gracia Espino, Eduardo ^a   Sharifi, Tiva ^a   Nitze, Florian ^a   Wågberg, Thomas ^a  

^a UMEÅ UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBON NANOSTRUCTURES; ENERGY CONVERSION SYSTEMS; NITROGEN CONCENTRATIONS; NITROGEN FUNCTIONALITIES; NITROGEN INCORPORATION; SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBE (SWNTS); STRUCTURAL CONFORMATIONS; STRUCTURAL DEFORMATION;

CARBON; CHIRALITY; ELECTRONIC PROPERTIES; ENERGY CONVERSION; MECHANICAL PROPERTIES; SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES (SWCN);

NITROGEN;

EID: 84890338013     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp409518m     Document Type: Article

References (85)

1. Susi, T.; Kaskela, A.; Zhu, Z.; Ayala, P.; Arenal, R.; Tian, Y.; Laiho, P.; Mali, J.; Nasibulin, A. G.; Jiang, H. Chem. Mater. 2011, 23, 2201-2208
2. Shao, Y. Y.; Sui, J. H.; Yin, G. P.; Gao, Y. Z. Appl. Catal., B 2008, 79, 89-99
3. Maldonado, S.; Morin, S.; Stevenson, K. J. Carbon 2006, 44, 1429-1437
4. Ewels, C. P.; Glerup, M. J. Nanosci. Nanotechnol. 2005, 5, 1345-1363
5. Glerup, M.; Steinmetz, J.; Samaille, D.; Stephan, O.; Enouz, S.; Loiseau, A.; Roth, S.; Bernier, P. Chem. Phys. Lett. 2004, 387, 193-197
6. Ayala, P.; Grueneis, A.; Gemming, T.; Grimm, D.; Kramberger, C.; Ruemmeli, M. H.; Freire, F. L.; Kuzmany, H.; Pfeiffer, R.; Barreiro, A. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2879-2884
7. Ayala, P.; Arenal, R.; Rummeli, M.; Rubio, A.; Pichler, T. Carbon 2010, 48, 575-586
8. Wang, H. B.; Maiyalagan, T.; Wang, X. ACS Catal. 2012, 2, 781-794
9. Rao, C. N. R.; Satishkumar, B. C.; Govindaraj, A.; Nath, M. ChemPhysChem 2001, 2, 78-105
10. Terrones, M.; Ajayan, P. M.; Banhart, F.; Blase, X.; Carroll, D. L.; Charlier, J. C.; Czerw, R.; Foley, B.; Grobert, N.; Kamalakaran, R. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2002, 74, 355-361
11. Terrones, M. Int. Mater. Rev. 2004, 49, 325-377
12. Yu, S. S.; Wen, Q. B.; Zheng, W. T.; Jiang, Q. Nanotechnology 2007, 18, 165702
13. Gong, K. P.; Du, F.; Xia, Z. H.; Durstock, M.; Dai, L. M. Science 2009, 323, 760-764
14. Yu, D. S.; Zhang, Q.; Dai, L. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15127-15129
15. Wang, X.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.; Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, M. Nat. Mater. 2009, 8, 76-80
16. Liang, Y. Y.; Li, Y. G.; Wang, H. L.; Zhou, J. G.; Wang, J.; Regier, T.; Dai, H. J. Nat. Mater. 2011, 10, 780-786
17. Tans, S. J.; Verschueren, A. R. M.; Dekker, C. Nature 1998, 393, 49-52
18. Martel, R.; Schmidt, T.; Shea, H. R.; Hertel, T.; Avouris, P. Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 2447-2449
19. Zhou, C. W.; Kong, J.; Dai, H. J. Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 1597-1599
20. Collins, P. C.; Arnold, M. S.; Avouris, P. Science 2001, 292, 706-709
21. Fuhrer, M. S.; Nygard, J.; Shih, L.; Forero, M.; Yoon, Y. G.; Mazzoni, M. S. C.; Choi, H. J.; Ihm, J.; Louie, S. G.; Zettl, A. Science 2000, 288, 494-497
22. Zhu, Z.; Jiang, H.; Susi, T.; Nasibulin, A. G.; Kauppinen, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1224-1227
23. Thurakitseree, T.; Kramberger, C.; Zhao, P.; Aikawa, S.; Harish, S.; Chiashi, S.; Einarsson, E.; Maruyama, S. Carbon 2012, 50, 2635-2640
24. Hersam, M. C. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 387-394
25. Strano, M. S.; Dyke, C. A.; Usrey, M. L.; Barone, P. W.; Allen, M. J.; Shan, H. W.; Kittrell, C.; Hauge, R. H.; Tour, J. M.; Smalley, R. E. Science 2003, 301, 1519-1522
26. Rinzler, A. G. Nat. Nanotechnol. 2006, 1, 17-18
27. Kim, S. N.; Luo, Z. T.; Papadimitrakopoulos, F. Nano Lett. 2005, 5, 2500-2504
28. Balasubramanian, K.; Sordan, R.; Burghard, M.; Kern, K. Nano Lett. 2004, 4, 827-830
29. Ding, L.; Tselev, A.; Wang, J. Y.; Yuan, D. N.; Chu, H. B.; McNicholas, T. P.; Li, Y.; Liu, J. Nano Lett. 2009, 9, 800-805
30. Wang, B.; Poa, C. H. P.; Wei, L.; Li, L. J.; Yang, Y. H.; Chen, Y. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9014-9019
31. Bachilo, S. M.; Balzano, L.; Herrera, J. E.; Pompeo, F.; Resasco, D. E.; Weisman, R. B. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11186-11187
32. Harutyunyan, A. R.; Chen, G. G.; Paronyan, T. M.; Pigos, E. M.; Kuznetsov, O. A.; Hewaparakrama, K.; Kim, S. M.; Zakharov, D.; Stach, E. A.; Sumanasekera, G. U. Science 2009, 326, 116-120
33. Qu, L. T.; Du, F.; Dai, L. M. Nano Lett. 2008, 8, 2682-2687
34. Souza, A. G.; Jorio, A.; Swan, A. K.; Unlu, M. S.; Goldberg, B. B.; Saito, R.; Hafner, J. H.; Lieber, C. M.; Pimenta, M. A.; Dresselhaus, G. Phys. Rev. B 2002, 65, 155412/1
35. Cardenas, J. F.; Gromov, A. Nanotechnology 2009, 20, 465703
36. Maciel, I. O.; Pimenta, M. A.; Terrones, M.; Terrones, H.; Campos-Delgado, J.; Jorio, A. Phys. Status Solidi B 2008, 245, 2197-2200
37. Kalbac, M.; Kavan, L.; Farhat, H.; Kong, J.; Dresselhaus, M. S. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 1751-1757
38. Souza, A. G.; Jorio, A.; Samsonidze, G. G.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S.; Swan, A. K.; Unlu, M. S.; Goldberg, B. B.; Saito, R.; Hafner, J. H. Chem. Phys. Lett. 2002, 354, 62-68
39. Samsonidze, G. G.; Saito, R.; Jorio, A.; Souza, A. G.; Gruneis, A.; Pimenta, M. A.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 107403
40. Barzegar, H. R.; Nitze, F.; Sharifi, T.; Ramstedt, M.; Tai, C. W.; Malolepszy, A.; Stobinski, L.; Wagberg, T. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 12232-12239
41. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
42. Soler, J. M.; Artacho, E.; Gale, J. D.; Garcia, A.; Junquera, J.; Ordejon, P.; Sanchez-Portal, D. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 2745-2779
43. Junquera, J.; Paz, O.; Sanchez-Portal, D.; Artacho, E. Phys. Rev. B 2001, 64, 235111
44. Plimpton, S. J. Comput. Phys. 1995, 117, 1-19
45. Chenoweth, K.; van Duin, A. C. T.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 1040-1053
46. van Duin, A. C. T.; Dasgupta, S.; Lorant, F.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9396-9409
47. Nielson, K. D.; van Duin, A. C. T.; Oxgaard, J.; Deng, W. Q.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 493-499
48. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; Vangunsteren, W. F.; Dinola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684-3690
49. Rao, A. M.; Richter, E.; Bandow, S.; Chase, B.; Eklund, P. C.; Williams, K. A.; Fang, S.; Subbaswamy, K. R.; Menon, M.; Thess, A. Science 1997, 275, 187-191
50. Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G.; Saito, R.; Jorio, A. Phys. Rep. 2005, 409, 47-99
51. Maciel, I. O.; Anderson, N.; Pimenta, M. A.; Hartschuh, A.; Qian, H. H.; Terrones, M.; Terrones, H.; Campos-Delgado, J.; Rao, A. M.; Novotny, L. Nat. Mater. 2008, 7, 878-883
52. Liu, B. B.; Wågberg, T.; Olsson, E.; Yang, R. S.; Li, H. D.; Zhang, S. L.; Yang, H. B.; Zou, G. T.; Sundqvist, B. Chem. Phys. Lett. 2000, 320, 365-372
53. Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G.; Jorio, A.; Souza, A. G.; Saito, R. Carbon 2002, 40, 2043-2061
54. Saito, R.; Fantini, C.; Jiang, J. Top. Appl. Phys. 2008, 111, 251-286
55. Villalpando-Paez, F.; Zamudio, A.; Elias, A. L.; Son, H.; Barros, E. B.; Chou, S. G.; Kim, Y. A.; Muramatsu, H.; Hayashi, T.; Kong, J. Chem. Phys. Lett. 2006, 424, 345-352
56. Picher, M.; Anglaret, E.; Arenal, R.; Jourdain, V. ACS Nano 2011, 5, 2118-2125
57. Kwok, C. T. M.; Reizman, B. J.; Agnew, D. E.; Sandhu, G. S.; Weistroffer, J.; Strano, M. S.; Seebauer, E. G. Carbon 2010, 48, 1279-1288
58. Saito, R.; Grüneis, A.; Samsonidze, G. G.; Brar, V. W.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S.; Jorio, A.; Cançado, L. G.; Fantini, C.; Pimenta, M. A. New J. Phys. 2003, 5, 157
59. Pimenta, M. A.; Hanlon, E. B.; Marucci, A.; Corio, P.; Brown, S. D. M.; Empedocles, S. A.; Bawendi, M. G.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Braz. J. Phys. 2000, 30, 423-427
60. Wang, X. B.; Liu, L. Q.; Zhu, D. B.; Zhang, L.; Ma, H. Z.; Yao, N.; Zhang, B. L. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2186-2190
61. Turgeon, S.; Paynter, R. W. Thin Solid Films 2001, 394, 44-48
62. Estrade-Szwarckopf, H. Carbon 2004, 42, 1713-1721
63. Zhang, C.; Fu, L.; Liu, N.; Liu, M.; Wang, Y.; Liu, Z. Adv. Mater. 2011, 23, 1020-1024
64. Sheng, Z.-H.; Shao, L.; Chen, J.-J.; Bao, W.-J.; Wang, F.-B.; Xia, X.-H. ACS Nano 2011, 5, 4350-4358
65. van Dommele, S.; Romero-Izquirdo, A.; Brydson, R.; de Jong, K. P.; Bitter, J. H. Carbon 2008, 46, 138-148
66. Sharifi, T.; Hu, G. Z.; Jia, X.; Wågberg, T. ACS Nano 2012, 6, 8904-8912
67. Pels, J. R.; Kapteijn, F.; Moulijn, J. A.; Zhu, Q.; Thomas, K. M. Carbon 1995, 33, 1641-1653
68. Casanovas, J.; Ricart, J. M.; Rubio, J.; Illas, F.; JimenezMateos, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8071-8076
69. Blase, X.; Benedict, L. X.; Shirley, E. L.; Louie, S. G. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 1878-1881
70. Kleiner, A.; Eggert, S. Phys. Rev. B 2001, 64, 113402
71. Bulusheva, L. G.; Okotrub, A. V.; Kudashov, A. G.; Asanov, I. P.; Abrosimov, O. G. Eur. Phys. J. D 2005, 34, 271-274
72. Hellgren, N.; Guo, J.; Sathe, C.; Agui, A.; Nordgren, J.; Luo, Y.; Agren, H.; Sundgren, J. E. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 4348-4350
73. Sharifi, T.; Nitze, F.; Barzegar, H. R.; Tai, C. W.; Mazurkiewicz, M.; Malolepszy, A.; Stobinski, L.; Wagberg, T. Carbon 2012, 50, 3535-3541
74. Kaukonen, M.; Nieminen, R. M.; Poykko, S.; Seitsonen, A. P. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 5346-5349
75. Gerber, I. C.; Puech, P.; Gannouni, A.; Bacsa, W. Phys. Rev. B 2009, 79, 075423
76. Sumpter, B. G.; Huang, J. S.; Meunier, V.; Romo-Herrera, J. M.; Cruz-Silva, E.; Terrones, H.; Terrones, M. Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 97-118
77. Bachilo, S. M.; Strano, M. S.; Kittrell, C.; Hauge, R. H.; Smalley, R. E.; Weisman, R. B. Science 2002, 298, 2361-2366
78. Strano, M. S.; Doorn, S. K.; Haroz, E. H.; Kittrell, C.; Hauge, R. H.; Smalley, R. E. Nano Lett. 2003, 3, 1091-1096
79. Sumpter, B. G.; Meunier, V.; Romo-Herrera, J. M.; Cruz-Silva, E.; Cullen, D. A.; Terrones, H.; Smith, D. J.; Terrones, M. ACS Nano 2007, 1, 369-375
80. Ding, F.; Larsson, P.; Larsson, J. A.; Ahuja, R.; Duan, H. M.; Rosen, A.; Bolton, K. Nano Lett. 2008, 8, 463-468
81. Maciel, I. O.; Campos-Delgado, J.; Cruz-Silva, E.; Pimenta, M. A.; Sumpter, B. G.; Meunier, V.; Lopez-Urias, F.; Munoz-Sandoval, E.; Terrones, H.; Terrones, M. Nano Lett. 2009, 9, 2267-2272
82. Campos-Delgado, J.; Maciel, I. O.; Cullen, D. A.; Smith, D. J.; Jorio, A.; Pimenta, M. A.; Terrones, H.; Terrones, M. ACS Nano 2010, 4, 1696-1702
83. Corio, P.; Jorio, A.; Demir, N.; Dresselhaus, M. S. Chem. Phys. Lett. 2004, 392, 396-402
84. Corio, P.; Santos, P. S.; Brar, V. W.; Samsonidze, G. G.; Chou, S. G.; Dresselhaus, M. S. Chem. Phys. Lett. 2003, 370, 675-682
85. Gracia-Espino, E.; Lopez-Urias, F.; Terrones, H.; Terrones, M. Mater. Express 2011, 1, 127-135