Carbon nano-onions (multi-layer fullerenes): Chemistry and applications

Beilstein Journal of Nanotechnology

Volumn 5, Issue 1, 2014, Pages 1980-1998

  Bartelmess, Juergen ^a   Giordani, Silvia ^a  

^a ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA   (Italy)

Author keywords

Functionalization; Carbon nano onions; Carbon nanomaterials; Fullerenes

Indexed keywords

NANOTECHNOLOGY;

CARBON NANO ONIONS; CARBON NANO-MATERIALS; COMMON SOLVENTS; FUNCTIONALIZATIONS; FUTURE APPLICATIONS; POOR SOLUBILITIES; SYNTHETIC PATHWAYS; SYNTHETIC PROCEDURES;

FULLERENES;

EID: 84987641967     PISSN: None     EISSN: 21904286     Source Type: Journal    
DOI: 10.3762/bjnano.5.207     Document Type: Review

References (83)

1. Kroto, H. W.; Heath, J. R.; O'Brien, S. C.; Curl, R. F.; Smalley, R. E. Nature 1985, 318, 162-163. doi:10.1038/318162a0
2. Bollmann, W.; Spreadborough, J. Nature 1960, 186, 29-30. doi:10.1038/186029a0
3. Iijima, S. Nature 1991, 354, 56-58. doi:10.1038/354056a0
4. Iijima, S.; Ichihashi, T. Nature 1993, 363, 603-605. doi:10.1038/363603a0
5. Iijima, S.; Yudasaka, M.; Yamada, R.; Bandow, S.; Suenaga, K.; Kokai, F.; Takahashi, K. Chem. Phys. Lett. 1999, 309, 165-170. doi:10.1016/S0009-2614(99)00642-9
6. Danilenko, V. V. Phys. Solid State 2004, 46, 595-599. doi:10.1134/1.1711431
7. Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666-669. doi:10.1126/science.1102896
8. Ugarte, D. Nature 1992, 359, 707-709. doi:10.1038/359707a0
9. Kuznetsov, V. L.; Chuvilin, A. L.; Moroz, E. M.; Kolomiichuk, V. N.; Shaikhudtdinov, S. K.; Butenko, Y. V.; Mal'kov, I. Y. Carbon 1994, 32, 873-882. doi:10.1016/0008-6223(94)90044-2
10. Echegoyen, L.; Ortiz, A.; Chaur, M. N.; Palkar, A. J. Carbon Nano Onions. In Chemistry of Nanocarbons; Akasaka, T.; Wudl, F.; Nagase, S., Eds.; John Wiley & Sons: Chichester, UK, 2010; pp 463-483. doi:10.1002/9780470660188.ch19
11. Kuznetsov, V. L.; Chuvilin, A. L.; Butenko, Y. V.; Mal'kov, I. Y.; Titov, V. M. Chem. Phys. Lett. 1994, 222, 343-348. doi:10.1016/0009-2614(94)87072-1
12. Tomita, S.; Sakurai, T.; Ohta, H.; Fujii, M.; Hayashi, S. J. Chem. Phys. 2001, 114, 7477-7482. doi:10.1063/1.1360197
13. Qin, L.-C.; Iijima, S. Chem. Phys. Lett. 1996, 262, 252-258. doi:10.1016/0009-2614(96)01037-8
14. Sano, N.; Wang, H.; Chhowalla, M.; Alexandrou, I.; Amaratunga, G. A. J. Nature 2001, 414, 506. doi:10.1038/35107141
15. Alexandrou, I.; Wang, H.; Sano, N.; Amaratunga, G. A. J. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1055-1058. doi:10.1063/1.1629274
16. Han, F.-D.; Yao, B.; Bai, Y.-J. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8923-8927. doi:10.1021/jp2007599
17. Ghosh, M.; Sonkar, S. K.; Saxena, M.; Sarkar, S. Small 2011, 7, 3170-3177. doi:10.1002/smll.201101158
18. Choucair, M.; Stride, J. A. Carbon 2012, 50, 1109-1115. doi:10.1016/j.carbon.2011.10.023
19. Ugarte, D. Carbon 1995, 33, 989-993. doi:10.1016/0008-6223(95)00027-B
20. Roy, D.; Chhowalla, M.; Wang, H.; Sano, N.; Alexandrou, I.; Clyne, T. W.; Amaratunga, G. A. J. Chem. Phys. Lett. 2003, 373, 52-56. doi:10.1016/S0009-2614(03)00523-2
21. Krishnamurthy, S.; Butenko, Y. V.; Dhanak, V. R.; Hunt, M. R. C.; Šiller, L. Carbon 2013, 52, 145-149. doi:10.1016/j.carbon.2012.09.015
22. Singh, P.; Campidelli, S.; Giordani, S.; Bonifazi, D.; Bianco, A.; Prato, M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2214-2230. doi:10.1039/b518111a
23. Herranz, M. A.; Martin, N. Noncovalent Functionalization of Carbon Nanotubes. In Carbon Nanotubes and Related Structures: Synthesis, Characterization, Functionalization, and Applications; Guldi, D. M.; Martin, N., Eds.; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, Germany, 2010; pp 103-134. doi:10.1002/9783527629930.ch5
24. Hauke, F.; Hirsch, A. Covalent Functionalization of Carbon Nanotubes. In Carbon Nanotubes and Related Structures: Synthesis, Characterization, Functionalization, and Applications; Guldi, D. M.; Martin, N., Eds.; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, Germany, 2010; pp 135-198. doi:10.1002/9783527629930.ch6
25. Georgakilas, N.; Guldi, D. M.; Signorini, R.; Bozio, R.; Prato, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14268-14269. doi:10.1021/ja0342805
26. Rettenbacher, A. S.; Elliott, B.; Hudson, J. S.; Amirkhanian, A.; Echegoyen, L. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 376-387. doi:10.1002/chem.200500517
27. Palkar, A.; Melin, F.; Cardona, C. M.; Elliott, B.; Naskar, A. K.; Edie, D. D.; Kumbhar, A.; Echegoyen, L. Chem.-Asian J. 2007, 2, 625-633. doi:10.1002/asia.200600426
28. Liu, Y.; Vander Wal, R. L.; Khabashesku, V. N. Chem. Mater. 2007, 19, 778-786. doi:10.1021/cm062177j
29. Kuznetsov, O. V.; Pulikkathara, M. X.; Lobo, R. F. M.; Khabashesku, V. N. Russ. Chem. Bull. 2010, 59, 1495-1505. doi:10.1007/s11172-010-0269-y
30. Rettenbacher, A. S.; Perpall, M. W.; Echegoyen, L.; Hudson, J.; Smith, D. W., Jr. Chem. Mater. 2007, 19, 1411-1417. doi:10.1021/cm0626132
31. Bergman, R. G. Acc. Chem. Res. 1973, 6, 25-31. doi:10.1021/ar50061a004
32. Palkar, A.; Kumbhar, A.; Athans, A. J.; Echegoyen, L. Chem. Mater. 2008, 20, 1685-1687. doi:10.1021/cm7035508
33. Zhou, L.; Gao, C.; Zhu, D.; Xu, W.; Chen, F. F.; Palkar, A.; Echegoyen, L.; Kong, E. S.-W. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 1389-1396. doi:10.1002/chem.200801642
34. Cioffi, C. T.; Palkar, A.; Melin, F.; Kumbhar, A.; Echegoyen, L.; Melle-Franco, M.; Zerbetto, F.; Rahman, G. M. A.; Ehli, C.; Sgobba, V.; Guldi, D. M.; Prato, M. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 4419-4427. doi:10.1002/chem.200801818
35. Kordatos, K.; Da Ros, T.; Bosi, S.; Vázquez, E.; Bergamin, M.; Cusan, C.; Pellarini, F.; Tomberli, V.; Baiti, B.; Pantarotte, D.; Georgakilas, V.; Spalluto, G.; Prato, M. J. Org. Chem. 2001, 66, 4915-4920. doi:10.1021/jo015608k
36. Luszczyn, J.; Plonska-Brzezinska, M. E.; Palkar, A.; Dubis, A. T.; Simionescu, A.; Simionescu, D. T.; Kalska-Szostko, B.; Winkler, K.; Echegoyen, L. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 4870-4880. doi:10.1002/chem.200903277
37. Flavin, K.; Chaur, M. N.; Echegoyen, L.; Giordani, S. Org. Lett. 2010, 12, 840-843. doi:10.1021/ol902939f
38. Bahr, J. L.; Yang, J.; Kosynkin, D. V.; Bronikowski, M. J.; Smalley, R. E.; Tour, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6536-6542. doi:10.1021/ja010462s
39. Yang, M.; Flavin, K.; Kopf, I.; Radics, G.; Hearnden, C. H. A.; McManus, G. J.; Moran, B.; Villalta-Cerdas, A.; Echegoyen, L. A.; Giordani, S.; Lavelle, E. C. Small 2013, 9, 4194-4206. doi:10.1002/smll.201300481
40. Giordani, S.; Bartelmess, J.; Frasconi, M.; Biondi, I.; Cheung, S.; Grossi, M.; Wu, D.; Echegoyen, L.; O'Shea, D. F. J. Mater. Chem. B 2014, 2, 7459-7463. doi:10.1039/C4TB01087F
41. Bartelmess, J.; De Luca, E.; Signorelli, A.; Baldrighi, M.; Becce, M.; Brescia, R.; Nardone, V.; Parisini, E.; Echegoyen, L.; Pompa, P. P.; Giordani, S. Nanoscale 2014, 6, 13761-13769. doi:10.1039/C4NR04533E
42. Molina-Ontaria, A.; Chaur, M. N.; Plonska-Brzezinska, M. E.; Echegoyen, L. Chem. Commun. 2013, 49, 2406-2408. doi:10.1039/c3cc39077b
43. Breczko, J.; Winkler, K.; Plonska-Brzezinska, M. E.; Villalta-Cerdas, A.; Echegoyen, L. J. Mater. Chem. 2010, 20, 7761-7768. doi:10.1039/c0jm01213k
44. Breczko, J.; Plonska-Brzezinska, M. E.; Echegoyen, L. Electrochim. Acta 2012, 72, 61-67. doi:10.1016/j.electacta.2012.03.177
45. Plonska-Brzezinska, M. E.; Mazurczyk, J.; Palys, B.; Breczko, J.; Lapinski, A.; Dubis, A. T.; Echegoyen, L. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 2600-2608. doi:10.1002/chem.201102175
46. Plonska-Brzezinska, M. E.; Breczko, J.; Palys, B.; Echegoyen, L. Chem Phys Chem 2013, 14, 116-124. doi:10.1002/cphc.201200759
47. Plonska-Brzezinska, M. E.; Lewandowski, M.; Blaszyk, M.; Molina-Ontario, A.; Lucinski, T.; Echegoyen, L. Chem Phys Chem 2012, 13, 4134-4141. doi:10.1002/cphc.201200789
48. Plonska-Brzezinska, M. E.; Brus, D. M.; Breczko, J.; Echegoyen, L. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 5019-5024. doi:10.1002/chem.201300009
49. Lei, H.; Luo, J.; Tong, L.; Peng, L.-q.; Qi, Y.; Jia, Z.-g.; Wei, Q. Food Chem. 2011, 127, 1169-1174. doi:10.1016/j.foodchem.2011.01.119
50. Ding, L.; Stilwell, J.; Zhang, T.; Elboudwarej, O.; Jiang, H.; Selegue, J. P.; Cooke, P. A.; Gray, J. W.; Chen, F. F. Nano Lett. 2005, 5, 2448-2464. doi:10.1021/nl051748o
51. Sonkar, S. K.; Ghosh, M.; Roy, M.; Begum, A.; Sarkar, S. Mater. Express 2012, 2, 105-114. doi:10.1166/mex.2012.1064
52. Gong, H.; Peng, R.; Liu, Z. Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65, 1951-1963. doi:10.1016/j.addr.2013.10.002
53. Shen, J.; Zhu, Y.; Yang, X.; Li, C. Chem. Commun. 2012, 48, 3686-3699. doi:10.1039/c2cc00110a
54. Seymour, M. B.; Su, C.; Gao, Y.; Lu, Y.; Li, Y. J. Nanopart. Res. 2012, 14, 1087. doi:10.1007/s11051-012-1087-y
55. Portet, C.; Yushin, G.; Gogotsi, Y. Carbon 2007, 45, 2511-2518. doi:10.1016/j.carbon.2007.08.024
56. Bushueva, E. G.; Galkin, P. S.; Okotrub, A. V.; Bulusheva, L. G.; Gavrilov, N. N.; Kuznetsov, V. L.; Moiseekov, S. I. Phys. Status Solidi B 2008, 245, 2296-2299. doi:10.1002/pssb.200879608
57. Pech, D.; Brunet, M.; Durou, H.; Huang, P.; Mochalin, V.; Gogotsi, Y.; Taberna, T.-L.; Simon, P. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 651-654. doi:10.1038/nnano.2010.162
58. McDonough, J. K.; Frolov, A. I.; Presser, V.; Niu, J.; Miller, C. H.; Ubieto, T.; Fedorov, M. V.; Gogotsi, Y. Carbon 2012, 50, 3298-3309. doi:10.1016/j.carbon.2011.12.022
59. Borgohain, R.; Li, J.; Selegue, J. P.; Cheng, Y.-T. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 15068-15075. doi:10.1021/jp301642s
60. Gao, Y.; Zhou, Y. S.; Qian, M.; He, X. N.; Redepenning, J.; Goodman, P.; Li, H. M.; Jiang, L.; Lu, Y. F. Carbon 2013, 51, 52-58. doi:10.1016/j.carbon.2012.08.009
61. Plonska-Brzezinska, M. E.; Brus, D. M.; Molina-Ontaria, A.; Echegoyen, L. RSC Adv. 2013, 3, 25891-25901. doi:10.1039/c3ra44249g
62. Wang, Y.; Yu, S. F.; Sun, C. Y.; Zhu, T. J.; Yang, H. Y. J. Mater. Chem. 2012, 22, 17584-17588. doi:10.1039/c2jm33558a
63. Landi, B. J.; Ganter, M. J.; Cress, C. D.; DiLeo, R. A.; Raffaelle, R. P. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 638-654. doi:10.1039/b904116h
64. Wang, Y.; Yan, F.; Liu, S. W.; Tan, A. Y. S.; Song, H.; Sun, X. W.; Yang, H. Y. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 5212-5216. doi:10.1039/c3ta10559h
65. Wang, Y.; Han, Z. J.; Yu, S. F.; Song, R. R.; Song, H. H.; Ostrikov, K.; Yang, H. Y. Carbon 2013, 64, 230-236. doi:10.1016/j.carbon.2013.07.057
66. Xu, B.; Yang, X.; Wang, X.; Guo, J.; Liu, X. J. Power Sources 2006, 162, 160-164. doi:10.1016/j.jpowsour.2006.06.063
67. Liu, L.; Das, A.; Megaridis, C. M. Carbon 2014, 69, 1-16. doi:10.1016/j.carbon.2013.12.021
68. Shenderova, O.; Tyler, T.; Cunningham, G.; Ray, M.; Walsh, J.; Casulli, M.; Hens, S.; McGuire, G.; Kuznetsov, V.; Lipa, S. Diamond Relat. Mater. 2007, 16, 1213-1217. doi:10.1016/j.diamond.2006.11.086
69. Maksimenko, S. A.; Rodionova, V. N.; Slepyan, G. Y.; Karpovich, V. A.; Shenderova, O.; Walsh, J.; Kuznetsov, V. L.; Mazov, I. N.; Moseenkov, S. I.; Okotrub, A. V.; Lambin, P. Diamond Relat. Mater. 2007, 16, 1231-1235. doi:10.1016/j.diamond.2006.11.025
70. Shenderova, O.; Grishko, V.; Cunningham, G.; Moseekov, S.; McGuire, G.; Kuznetsov, V. Diamond Relat. Mater. 2008, 17, 462-466. doi:10.1016/j.diamond.2007.08.023
71. Macutkevic, J.; Adomavicius, R.; Krotkus, A.; Seliuta, D.; Valusis, G.; Maksimenko, S.; Kuzhir, P.; Batrakov, K.; Kuznetsov, V.; Moseenkov, S.; Shenderova, O.; Okotrub, A. V.; Langlet, R.; Lambin, P. Diamond Relat. Mater. 2008, 17, 1608-1612. doi:10.1016/j.diamond.2007.11.018
72. Keller, N.; Maksimova, N. I.; Roddatis, V. V.; Schur, M.; Mestl, G.; Butenko, Y. V.; Kuznetsov, V. L.; Schlögl, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 1885-1888. doi:10.1002/1521-3773(20020603)41:11<1885::AID-ANIE1885>3.0.CO ;2-5
73. Su, D.; Maksimova, N. I.; Mestl, G.; Kuznetsov, V. L.; Keller, V.; Schlögl, R.; Keller, N. Carbon 2007, 45, 2145-2151. doi:10.1016/j.carbon.2007.07.005
74. Cabioc'h, T.; Thune, E.; Rivière, J. P.; Camelio, S.; Girard, J. C.; Guérin, P.; Jaouen, M.; Henrard, L.; Lambin, P. J. Appl. Phys. 2002, 91, 1560-1567. doi:10.1063/1.1421222
75. Hirata, A.; Igarashi, M.; Kaito, T. Tribol. Int. 2004, 31, 899-905. doi:10.1016/j.triboint.2004.07.006
76. Street, K. W.; Marchetti, M.; Vander Wal, R. L.; Tomasek, A. J. Tribol. Lett. 2004, 16, 143-149. doi:10.1023/B:TRIL.0000009724.01711.f4
77. Matsumoto, N.; Joly-Pottuz, L.; Kinoshita, H.; Ohmae, N. Diamond Relat. Mater. 2007, 16, 1227-1230. doi:10.1016/j.diamond.2007.01.031
78. Joly-Pottuz, L.; Vacher, B.; Ohmae, N.; Martin, J. M.; Epicier, T. Tribol. Lett. 2008, 30, 69-80. doi:10.1007/s11249-008-9316-3
79. Yao, Y.; Wang, X.; Guo, J.; Yang, X.; Xu, B. Mater. Lett. 2008, 62, 2524-2527. doi:10.1016/j.matlet.2007.12.056
80. Joly-Pottuz, L.; Matsumoto, N.; Kinoshita, H.; Vacher, B.; Belin, M.; Montagnac, G.; Martin, J. M.; Ohmae, N. Tribol. Int. 2008, 41, 69-78. doi:10.1016/j.triboint.2007.05.001
81. Joly-Pottuz, L.; Bucholz, E. W.; Matsumoto, N.; Phillpot, S. R.; Sinnott, S. B.; Ohmae, N.; Martin, J. M. Tribol. Lett. 2010, 37, 75-81. doi:10.1007/s11249-009-9492-9
82. Koudoumas, E.; Kokkinaki, O.; Konstantaki, M.; Couris, S.; Korovin, S.; Detkov, P.; Kuznetsov, V.; Pimenov, S.; Pustovoi, V. Chem. Phys. Lett. 2002, 357, 336-340. doi:10.1016/S0009-2614(02)00557-2
83. Sek, S.; Breczko, J.; Plonska-Brzezinska, M. E.; Wilczewska, A. Z.; Echegoyen, L. Chem Phys Chem 2013, 14, 96-100. doi:10.1002/cphc.201200624