Low dimensional carbon materials for applications in mass and energy transport

Chemistry of Materials

Volumn 26, Issue 1, 2014, Pages 172-183

  Wang, Qing Hua ^a   Bellisario, Darin O ^b   Drahushuk, Lee W ^a   Jain, Rishabh M ^a   Kruss, Sebastian ^a   Landry, Markita P ^a   Mahajan, Sayalee G ^a   Shimizu, Steven F E ^a   Ulissi, Zachary W ^a   Strano, Michael S ^a  

^a Massachusetts Institute of Technology Cambridge   (United States)

^b MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

biosensing; carbon nanotubes; excitons; graphene; nanopores; photovoltaics; thermopower

Indexed keywords

BIOSENSING; GENERATION OF ELECTRICAL ENERGY; LOW-DIMENSIONAL MATERIALS; MASS AND ENERGY TRANSPORT; PHOTOGENERATED EXCITONS; PHOTOVOLTAICS; SINGLEWALLED CARBON NANOTUBE (SWCNT); TECHNOLOGICAL APPLICATIONS;

CARBON NANOTUBES; ELECTRONIC STRUCTURE; EXCITONS; GRAPHENE; NANOPORES; SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES (SWCN); THERMOELECTRIC POWER; WATER FILTRATION;

MATERIALS;

EID: 84892568304     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm402895e     Document Type: Review

References (93)

1. Holt, J. K.; Park, H. G.; Wang, Y.; Stadermann, M.; Artyukhin, A. B.; Grigoropoulos, C. P.; Noy, A.; Bakajin, O. Science 2006, 312, 1034
2. Garaj, S.; Hubbard, W.; Reina, A.; Kong, J.; Branton, D.; Golovchenko, J. A. Nature 2010, 467, 190
3. Noy, A.; Park, H. G.; Fornasiero, F.; Holt, J. K.; Grigoropoulos, C. P.; Bakajin, O. Nano Today 2007, 2, 22
4. Koenig, S. P.; Wang, L.; Pellegrino, J.; Bunch, J. S. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 728
5. Lee, C. Y.; Choi, W.; Han, J.-H.; Strano, M. S. Science 2010, 329, 1320
6. Choi, W.; Lee, C. Y.; Ham, M.-H.; Shimizu, S.; Strano, M. S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 133, 203
7. Takaiwa, D.; Hatano, I.; Koga, K.; Tanaka, H. Proc. Natl. Acad. Sci. 2008, 105, 39
8. Majumder, M.; Chopra, N.; Andrews, R.; Hinds, B. J. Nature 2005, 438, 44
9. Fornasiero, F.; Park, H. G.; Holt, J. K.; Stadermann, M.; Grigoropoulos, C. P.; Noy, A.; Bakajin, O. Proc. Natl. Acad. Sci. 2008, 105, 17250
10. Majumder, M.; Chopra, N.; Hinds, B. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9062
11. Choi, W.; Ulissi, Z. W.; Shimizu, S. F. E.; Bellisario, D. O.; Ellison, M. K.; Strano, M. S. Nat. Commun. 2013, 4, 2397
12. Drahushuk, L. W.; Strano, M. S. Langmuir 2012, 28, 16671
13. Cao, D.; Pang, P.; He, J.; Luo, T.; Park, J. H.; Krstic, P.; Nuckolls, C.; Tang, J.; Lindsay, S. ACS Nano 2011, 5, 3113
14. Pang, P.; He, J.; Park, J. H.; Krstic, P. S.; Lindsay, S. ACS Nano 2011, 5, 7277
15. Thomas, J. A.; McGaughey, A. J. Nano Lett. 2008, 8, 2788
16. Xue, Q.; Jing, N.; Chu, L.; Ling, C.; Zhang, H. RSC Adv. 2012, 2, 6913
17. Nelson, P. H. AAPG Bull. 2009, 93, 329
18. Maniwa, Y.; Kataura, H.; Abe, M.; Udaka, A.; Suzuki, S.; Achiba, Y.; Kira, H.; Matsuda, K.; Kadowaki, H.; Okabe, Y. Chem. Phys. Lett. 2005, 401, 534
19. Maniwa, Y.; Kataura, H.; Abe, M.; Suzuki, S.; Achiba, Y.; Kira, H.; Matsuda, K. J. Phys. Soc. Jpn. 2002, 71, 2863
20. Webber, J. B. W. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2010, 56, 78
21. Chen, Q.; Herberg, J. L.; Mogilevsky, G.; Wang, H.-J.; Stadermann, M.; Holt, J. K.; Wu, Y. Nano Lett. 2008, 8, 1902
22. Erko, M.; Findenegg, G. H.; Cade, N.; Michette, A. G.; Paris, O. Phys. Rev. B 2011, 84, 104205
23. Jahnert, S.; Vaca Chavez, F.; Schaumann, G. E.; Schreiber, A.; Schonhoff, M.; Findenegg, G. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6039
24. Radhakrishnan, R.; Gubbins, K. E.; Sliwinska-Bartkowiak, M. J. Chem. Phys. 2000, 112, 11048
25. Kanda, H.; Miyahara, M. J. Chem. Phys. 2007, 126, 054703
26. Miyahara, M.; Kanda, H.; Shibao, M.; Higashitani, K. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9909
27. Miyahara, M.; Kanda, H.; Yoshioka, T.; Okazaki, M. Langmuir 2000, 16, 4293
28. Alexiadis, A.; Kassinos, S. Chem. Rev. 2008, 108, 5014
29. Frenkel, D.; Smit, B. Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications (Computational Science), Second ed.; Academic Press: New York, 2001.
30. Miyahara, M.; Gubbins, K. E. J. Chem. Phys. 1997, 106, 2865
31. Rasaiah, J. C.; Garde, S.; Hummer, G. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 713
32. Peterson, K.; Feller, D.; Dixon, D. Theor. Chem. Acc. 2012, 131, 1
33. Arab, M.; Picaud, F.; Devel, M.; Ramseyer, C.; Girardet, C. Phys. Rev. B 2004, 69, 165401
34. Moulin, F.; Devel, M.; Picaud, S. Phys. Rev. B 2005, 71, 165401
35. Bunch, J. S.; Verbridge, S. S.; Alden, J. S.; van der Zande, A. M.; Parpia, J. M.; Craighead, H. G.; McEuen, P. L. Nano Lett. 2008, 8, 2458
36. Jiang, D.-e.; Cooper, V. R.; Dai, S. Nano Lett. 2009, 9, 4019
37. Blankenburg, S.; Bieri, M.; Fasel, R.; Müllen, K.; Pignedoli, C. A.; Passerone, D. Small 2010, 6, 2266
38. O'Hern, S. C.; Stewart, C. A.; Boutilier, M. S. H.; Idrobo, J.-C.; Bhaviripudi, S.; Das, S. K.; Kong, J.; Laoui, T.; Atieh, M.; Karnik, R. ACS Nano 2012, 6, 10130
39. Du, H.; Li, J.; Zhang, J.; Su, G.; Li, X.; Zhao, Y. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 23261
40. Schrier, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 3745
41. Bernardi, M.; Lohrman, J.; Kumar, P. V.; Kirkeminde, A.; Ferralis, N.; Grossman, J. C.; Ren, S. Q. ACS Nano 2012, 6, 8896
42. Sun, X.; Chen, T.; Yang, Z.; Peng, H. Acc. Chem. Res. 2012, 46, 539
43. Berciaud, S.; Cognet, L.; Lounis, B. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 077402
44. Jain, R. M.; Howden, R.; Tvrdy, K.; Shimizu, S.; Hilmer, A. J.; McNicholas, T. P.; Gleason, K. K.; Strano, M. S. Adv. Mater. 2012, 24, 4436
45. Pop, E.; Mann, D.; Wang, Q.; Goodson, K.; Dai, H. Nano Lett. 2005, 6, 96
46. Reuel, N. F.; Grassbaugh, B.; Kruss, S.; Mundy, J. Z.; Opel, C.; Ogunniyi, A.; Egodage, K.; Wahl, R.; Helk, B.; Zhang, J.; Kalcioglu, Z. I.; Tvrdy, K.; Bellisario, D. O.; Mu, B.; Blake, S. S.; Van Vliet, K. J.; Love, J. C.; Wittrup, K. D.; Strano, M. S. ACS Nano 2013, 7, 7472-7482
47. Zhang, J.; Boghossian, A. A.; Barone, P. W.; Rwei, A.; Kim, J. H.; Lin, D.; Heller, D. A.; Hilmer, A. J.; Nair, N.; Reuel, N. F.; Strano, M. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 567
48. Zhang, J.; Kruss, S.; Hilmer, A. J.; Shimizu, S.; Schmois, Z.; Cruz, F. D. L.; Barone, P. W.; Reuel, N. F.; Heller, D. A.; Strano, M. S. Adv. Healthcare Mater. 2013, 10.1002/adhm.201300033
49. Choi, W.; Hong, S.; Abrahamson, J. T.; Han, J.-H.; Song, C.; Nair, N.; Baik, S.; Strano, M. S. Nat. Mater. 2010, 9, 423
50. Abrahamson, J. T.; Sempere, B.; Walsh, M. P.; Forman, J. M.; Şen, F.; Şen, S.; Mahajan, S. G.; Paulus, G. L. C.; Wang, Q. H.; Choi, W.; Strano, M. S. ACS Nano 2013, 7, 6533-6544
51. O'Connell, M. J.; Bachilo, S. M.; Huffman, C. B.; Moore, V. C.; Strano, M. S.; Haroz, E. H.; Rialon, K. L.; Boul, P. J.; Noon, W. H.; Kittrell, C.; Ma, J. P.; Hauge, R. H.; Weisman, R. B.; Smalley, R. E. Science 2002, 297, 593
52. Hagen, A.; Steiner, M.; Raschke, M. B.; Lienau, C.; Hertel, T.; Qian, H.; Meixner, A. J.; Hartschuh, A. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 197401
53. Boghossian, A. A.; Zhang, J.; Barone, P. W.; Reuel, N. F.; Kim, J. H.; Heller, D. A.; Ahn, J. H.; Hilmer, A. J.; Rwei, A.; Arkalgud, J. R.; Zhang, C. T.; Strano, M. S. ChemSusChem 2011, 4, 848
54. Sayes, C. M.; Liang, F.; Hudson, J. L.; Mendez, J.; Guo, W.; Beach, J. M.; Moore, V. C.; Doyle, C. D.; West, J. L.; Billups, W. E.; Ausman, K. D.; Colvin, V. L. Toxicol. Lett. 2006, 161, 135
55. Heller, D. A.; Jin, H.; Martinez, B. M.; Patel, D.; Miller, B. M.; Yeung, T. K.; Jena, P. V.; Hobartner, C.; Ha, T.; Silverman, S. K.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 114
56. Liu, H.; Nishide, D.; Tanaka, T.; Kataura, H. Nat. Commun. 2011, 2, 309
57. Kruss, S.; Hilmer, A. J.; Zhang, J.; Reuel, N. F.; Mu, B.; Strano, M. S. Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 10.1016/j.addr.2013.07.015
58. Jin, H.; Heller, D. A.; Kalbacova, M.; Kim, J. H.; Zhang, J.; Boghossian, A. A.; Maheshri, N.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 302
59. Ahn, J. H.; Kim, J. H.; Reuel, N. F.; Barone, P. W.; Boghossian, A. A.; Zhang, J.; Yoon, H.; Chang, A. C.; Hilmer, A. J.; Strano, M. S. Nano Lett. 2011, 11, 2743
60. Arnold, M. S.; Green, A. A.; Hulvat, J. F.; Stupp, S. I.; Hersam, M. C. Nat. Nanotechnol. 2006, 1, 60
61. Ghosh, S.; Bachilo, S. M.; Weisman, R. B. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 443
62. Bindl, D. J.; Wu, M.-Y.; Prehn, F. C.; Arnold, M. S. Nano Lett. 2010, 11, 455
63. Bindl, D.; Brewer, A.; Arnold, M. Nano Res. 2011, 4, 1174
64. Dang, X.; Yi, H.; Ham, M.-H.; Qi, J.; Yun, D. S.; Ladewski, R.; Strano, M. S.; Hammond, P. T.; Belcher, A. M. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 377
65. Ham, M.-H.; Paulus, G. L. C.; Lee, C. Y.; Song, C.; Kalantar-zadeh, K.; Choi, W.; Han, J.-H.; Strano, M. S. ACS Nano 2010, 4, 6251
66. Ren, S. Q.; Bernardi, M.; Lunt, R. R.; Bulovic, V.; Grossman, J. C.; Gradečak, S. Nano Lett. 2011, 11, 5316
67. Kanai, Y.; Grossman, J. C. Nano Lett. 2008, 8, 908
68. Bindl, D. J.; Safron, N. S.; Arnold, M. S. ACS Nano 2010, 4, 5657
69. Arnold, M. S.; Zimmerman, J. D.; Renshaw, C. K.; Xu, X.; Lunt, R. R.; Austin, C. M.; Forrest, S. R. Nano Lett. 2009, 9, 3354
70. Ramuz, M. P.; Vosgueritchian, M.; Wei, P.; Wang, C.; Gao, Y.; Wu, Y.; Chen, Y.; Bao, Z. ACS Nano 2012, 6, 10384
71. Kippelen, B.; Bredas, J.-L. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 251
72. Avouris, P.; Freitag, M.; Perebeinos, V. Nature Photon. 2008, 2, 341
73. Shea, M. J.; Arnold, M. S. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 243101
74. Bindl, D. J.; Shea, M. J.; Arnold, M. S. Chem. Phys. 2013, 413, 29
75. Isborn, C. M.; Tang, C.; Martini, A.; Johnson, E. R.; Otero-de-la-Roza, A.; Tung, V. C. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2914
76. Cao, Q.; Han, S.-j.; Tulevski, G. S.; Zhu, Y.; Lu, D. D.; Haensch, W. Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 180
77. Barkelid, M.; Steele, G. A.; Zwiller, V. Nano Lett. 2012, 12, 5649
78. Cherukuri, T. K.; Tsyboulski, D. A.; Weisman, R. B. ACS Nano 2012, 6, 843
79. Crochet, J. J.; Duque, J. G.; Werner, J. H.; Doorn, S. K. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 126
80. Ruzicka, B. A.; Wang, R.; Lohrman, J.; Ren, S. Q.; Zhao, H. Phys. Rev. B 2012, 86, 205417
81. Gabor, N. M.; Zhong, Z. H.; Bosnick, K.; McEuen, P. L. Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 087404
82. Reich, S.; Thomsen, C.; Maultzsch, J. Carbon nanotubes: basic concepts and physical properties; Wiley-VCH: Weinheim; Cambridge, 2004.
83. Arnold, M. S.; Blackburn, J.; Crochet, J.; Doorn, S.; Duque, J.; Mohite, A.; Telg, H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 14896-14918
84. Wu, M. Y.; Jacobberger, R. M.; Arnold, M. S. J. Appl. Phys. 2013, 113, 204504
85. Choi, W.; Abrahamson, J. T.; Strano, J. M.; Strano, M. S. Mater. Today 2010, 13, 22
86. Walia, S.; Weber, R.; Latham, K.; Petersen, P.; Abrahamson, J. T.; Strano, M. S.; Kalantar-zadeh, K. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2072
87. Abrahamson, J. T.; Song, C.; Hu, J. H.; Forman, J. M.; Mahajan, S. G.; Nair, N.; Choi, W.; Lee, E.-J.; Strano, M. S. Chem. Mater. 2011, 23, 4557
88. Walia, S.; Weber, R.; Sriram, S.; Bhaskaran, M.; Latham, K.; Zhuiykov, S.; Kalantar-zadeh, K. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3558
89. Walia, S.; Balendhran, S.; Yi, P.; Yao, D.; Zhuiykov, S.; Pannirselvam, M.; Weber, R.; Strano, M. S.; Bhaskaran, M.; Sriram, S.; Kalantar-zadeh, K. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 9137
90. Walia, S.; Weber, R.; Balendhran, S.; Yao, D.; Abrahamson, J. T.; Zhuiykov, S.; Bhaskaran, M.; Sriram, S.; Strano, M. S.; Kalantar-zadeh, K. Chem. Commun. 2012, 48, 7462
91. Abrahamson, J. T.; Strano, M. S. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3514
92. Mahajan, S. G.; Wang, Q. H.; Strano, M. S.; Abrahamson, J. T. AIChE J. 2013, 59, 3333
93. Abrahamson, J. T.; Choi, W.; Schonenbach, N. S.; Park, J.; Han, J.-H.; Walsh, M. P.; Kalantar-zadeh, K.; Strano, M. S. ACS Nano 2010, 5, 367