Abstract
This paper summarizes scanning probe microscopy investigations of the properties and manipulation of carbon nanotubes, and moreover, the fabrication and utilization of nanotubes as novel tips for probe microscopy experiments. First, scanning tunneling microscopy and spectroscopy measurements that elucidate (1) the basic relationship between Single-Walled Carbon Nanotube (SWNT) atomic structure and electronic properties, (2) the one-dimensional band structure of nanotubes, (3) localized structures in SWNTs, and (4) the electronic behavior of finite-size SWNTs are discussed. Second, atomic force microscopy investigations of the manipulation of nanotubes on surfaces to obtain information about nanotube-surface interactions and nanotube mechanical properties, and to create nanotube device structures are reviewed. Lastly, the fabrication, properties and application of carbon nanotube probe microscopy tips to ultrahigh resolution and chemically sensitive imaging are summarized. Prospects for future research are discussed.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Preview
Unable to display preview. Download preview PDF.
References
M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes (Academic, San Diego 1996)
B. I. Yakobson, R. E. Smalley, Amer. Sci. 85, 324 (1997)
C. Dekker, Phys. Today 52, 22 (1999)
M. M. J. Treacy, T. W. Ebbesen, J. M. Gibson, Nature 381, 678 (1996)
E. W. Wong, P. E. Sheehan, C. M. Lieber, Science 277, 1971 (1997)
B. I. Yakobson, C. J. Brabec, J. Bernholc, Phys. Rev. Lett.76, 2511 (1996)
N. Hamada, S. Sawada, A. Oshiyama, Phys. Rev. Lett. 68, 1579 (1992)
J. W. Mintmire, B. I. Dunlap, C. T. White, Phys. Rev. Lett. 68, 631 (1992)
R. Saito, M. Fujita, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, Appl. Phys. Lett. 60, 2204 (1992)
J. W. G. Wildöer, L. C. Venema, A. G. Rinzler, R. E. Smalley, C. Dekker, Nature 391, 59 (1998)
T. W. Odom, J.-L. Huang, P. Kim, C. M. Lieber, Nature 391, 62 (1998)
C. M. Lieber, Solid State Comm. 107, 607 (1998)
J. T. Hu, T. W. Odom, C. M. Lieber, Accts. Chem. Res. 32, 435 (1999)
C. L. Kane, E. J. Mele, Phys. Rev. Lett. 78, 1932 (1997)
V. H. Crespi, M. L. Cohen, A. Rubio, Phys. Rev. Lett. 79, 2093 (1997)
M. Ge, K. Sattler, Science 260, 515 (1993)
Z. Zhang, C. M. Lieber, Appl. Phys. Lett. 62, 2972 (1993)
C. H. Olk, J. P. Heremans, J. Mater. Res. 9, 259 (1994)
A. Thess, R. Lee, P. Nikolaev, H. Dai, P. Petit, J. Rober, C. Zu, Y. H. Lee, S. G. Kim, A. G. Rinzler, D. T. Colbert, G. E. Scuseria, D. Tomanek, J. E. Fischer, R. E. Smalley, Science 273, 483 (1996)
C. Journet, W. K. Maser, P. Bernier, A. Loiseau, M. Lamy de la Chapelle, S. Lefrant, P. Deniard, R. Lee and J. E. Fischer, Nature 388, 756 (1997)
T. Guo, P. Nikolaev, A. Thess, D. T. Colbert, R. E. Smalley, Chem. Phys. Lett. 243, 49 (1995)
C. T. White, J. W. Mintmire, Nature 394, 29 (1998)
C. T. White, D. H. Robertson, J. W. Mintmire, Phys. Rev. B 47, 5485 (1993)
T. W. Odom, J.-L. Huang, P. Kim, M. Ouyang, C. M. Lieber, J. Mater. Res. 13, 2380 (1998)
P. Kim, T. W. Odom, J.-L. Huang, C. M. Lieber, Phys. Rev. Lett. 82, 1225 (1999)
A. Rubio, Appl. Phys. A. 68, 275 (1999)
X. Blasé, L. X. Benedict, E. L. Shirley, S. G. Louie, Phys. Rev. Lett. 72, 1878 (1994)
J. C. Charlier, Ph. Lambin, Phys. Rev. B 57, R15037 (1998)
T. W. Odom, J.-L. Huang, P. Kim, C. M. Lieber, J. Phys. Chem. B 104, 2794 (2000)
V. Meunier, L. Henrard, Ph. Lambin, Phys. Rev. B 57, 2596 (1998)
J.-C. Charlier, T. W. Ebbeson, Ph. Lambin, Phys. Rev. B 53, 11108 (1996)
T. Hertel, R. E. Walkup, Ph. Avouris, Phys. Rev. B 58, 13870 (1998)
W. Clauss, D. J. Bergeron, A. T. Johnson, Phys. Rev. B 58, 4266 (1998)
N. G. Chopra, L. X. Benedict, V. H. Crespi, M. L. Cohen, S. G. Louie, A. Zettl, Nature 377, 135 (1995)
P. Lambin, V. Meunier, L. P. Biro, Carbon 36, 701 (1998)
P. H. Lambin, A. A. Lucas, J. C. Charlier, J. Phys. Chem. Solids 58, 1833 (1997)
L. Chico, V. H. Crespi, L. X. Benedict, S. G. Louie, M. L. Cohen, Phys. Rev. Lett. 76, 971 (1996)
J. Han, M. P. Anantram, R. L. Jaffe, J. Kong, H. Dai, Phys. Rev. B 57, 14983 (1998)
A. Rochefort, D. R. Salahub, Ph. Avouris, Chem. Phys. Lett. 297, 45 (1998)
Ph. Avouris, R. Martel, H. Ikeda, M. Hersam, H. R. Shea, A. Rochefort, in Science and Application of Nanotubes, D. Tomanek, R. J. Enbody (Eds.) (Kluwer Academic / Plemun Publishers, New York, 2000).
C. L. Kane, E. J. Mele, Phys. Rev. B 59, R12759 (1999)
R. Tamura, M. Tsukada, Phys. Rev. B 52, 6015 (1995)
D. L. Carroll, P. Redlich, P. M. Ajayan, J. C. Charlier, X. Blasé, A. DeVita, R. Car, Phys. Rev. Lett. 78, 2811 (1997)
M. Bockrath, D. H. Cobden, P. L. McEuen, N. G. Chopra, A. Zettl, A. Thess, R. E. Smalley, Science 275, 1922 (1997)
S. J. Tans, M. H. Devoret, H. Dai, A. Thess, R. E. Smalley, L. J. Geerligs, C. Dekker, Nature 386, 474 (1997)
L. C. Venema, J. W. G. Wildoer, H. L. J. Temminck Tunistra, C. Dekker, A. Rinzler, R. E. Smalley, Appl. Phys. Lett. 71, 2629 (1997)
L. C. Venema, J. W. G. Wildoer, J. W. Janssen, S. J. Tans, H. L. J. Temminck Tuinstra, L. P. Kouwenhoven, C. Dekker, Science 283, 52 (1999)
A. Rubio, D. Sanchez-Portal, E. Attach, P. Ordoejon, J. M. Soler, Phys. Rev. Lett. 82, 3520 (1999)
L. G. Bulusheva, A. V. Okotrub, D. A. Romanov, D. Tomanek, J. Phys. Chem. A 102, 975 (1998)
A. Rochefort, D. R. Salahub, Ph. Avouris, J. Phys. Chem. B 103, 641 (1999)
S. A. Empedocles, D. J. Norris, M. G. Bawendi, Phys. Rev. Lett. 77, 3873 (1996)
T. W. Odom, J.-L. Huang, C. M. Lieber, unpublished
P. L. McEuen, M. Bockrath, D. H. Cobden, Y.-G. Yoon, S. G. Louie, Phys. Rev. Lett. 83, 5098 (1999)
R. A. Jishi, J. Bragin, L. Lou, Phys. Rev. B 59, 9862 (1999)
H. Grabert, M. H. Devort, Single Charge Tunneling (Plenum, New York, 1992)
A. E. Hanna, M. Tinkham, Phys. Rev. B 44, 5919 (1991)
D. C. Ralph, C. T. Black, M. Tinkham, Phys. Rev. Lett. 74, 3241 (1995)
M. H. Nayfeh, M. K. Brussel, Electricity and Magnetism (John Wiley and Sons, New York, 1985)
T. Hertel, R. Martel, Ph. Avouris, J. Phys. Chem. 102, 910 (1998)
M. R. Falvo, G. J. Clary, R. M. Taylor II, V. Chi, F. P. Brooks Jr, S. Washburn, R. Superfine, Nature 389, 582 (1997)
M. R. Falvo, R. M. Taylor, A. Helser, V. Chi, F. P. Brooks, S. Washburn, R. Superfine, Nature 397, 236 (1999)
D. A. Walters, L. M. Ericson, M. J. Casavant, J. Liu, D. T. Colbert, K. A. Smith, R. E. Smalley, Appl. Phys. Lett. 74, 3803 (1999)
A. Krishnan, E. Dujardin, T. W. Ebbesen, P. N. Yianilos, M. M. J. Treacy, Phys. Rev. B 58, 14013 (1998)
L. Roschier, J. Penttilä, M. Martin, P. Hakonene, M. Paalanen, U. Tapper, E. I. Kauppinen, C. Journet, P. Bernier, Appl. Phys. Lett. 75, 728 (1999)
Ph. Avouris, T. Hertel, R. Martel, T. Schmidt, H. R. Shea, R. E. Walkup, Appl. Surf. Sci. 141, 201 (1999)
J. Lefebvre, J. F. Lynch, M. Llanguno, M. Radosavljevic, A. T. Johnson, Appl. Phys. Lett. 75, 3014 (1999)
C. L. Cheung, J. H. Hafner, T. W. Odom, K. Kim, C. M. Lieber, Appl. Phys. Lett. 76, 3136 (2000)
J. H. Hafner, C.-L. Cheung, C. M. Lieber, Nature 398, 761 (1999)
J. H. Hafner, C.-L. Cheung, C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 121, 9750 (1999)
T. R. Albrecht, S. Akamine, T. E. Carber, C. F. Quate, J. Vac. Sci. Tech. A 8, 3386 (1989)
H. G. Hansma, D. E. Laney, M. Bezanilla, R. L. Sinsheimer, P. K. Hansma, Biophys. J. 68, 1672 (1995)
Y. L. Lyubchenko, L. S. Schlyakhtenko, Proc. Natl. Acad. Sci. Am. 94, 496 (1997)
J. P. Lu, Phys. Rev. Let. 79, 1297 (1997)
H. Dai, J. H. Hafner, A. G. Rinzler, D. T. Colbert, R. E. Smalley, Nature 384, 147 (1996)
S. S. Wong, E. Joselevich, A. T. Woolley, C.-L. Cheung, C. M. Lieber, Nature 394, 52 (1998)
S. S. Wong, J. D. Harper, P. T. Lansbury, C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 120, 603 (1998)
S. S. Wong, A. T. Woolley, T. W. Odom, J.-L. Huang, P. Kim, D. V. Vezenov, C. M. Lieber, Appl. Phys. Lett. 73, 3465 (1998)
S. S. Wong, A. T. Woolley, E. Joselevich, C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 120, 8557 (1998)
H. Nishijima, S. Kamo, S. Akita, Y. Nakayama, Appl. Phys. Lett. 74, 4061 (1999)
J. H. Hafner, M. J. Bronikowski, B. R. Azamian, P. Nikolaev, A. G. Rinzler, D. T. Colbert, K. Smith, R. E. Smalley, Chem. Phys. Lett. 296, 195 (1998)
P. Nikolaev, M. J. Bronikowski, R. K. Bradley, F. Rohmund, D. T. Colbert, K. A. Smith, R. E. Smalley, Chem. Phys. Lett. 313, 91 (1999)
C.-L. Cheung, J. H. Hafner, C. M. Lieber, Proc. Natl. Acad. Sci., 97, 3809 (2000)
J. Vesenka, S. Manne, R. Giberson, T. Marsh, E. Henderson, Biophys. J. 65, 992 (1993)
C. Bustamante, D. Keller, G. Yang, Curr. Opin. Stuct. Biol. 3, 363 (1993)
J. Li, A. M. Cassell, H. Dai, Surf. InterFac. Anal. 28, 8 (1999)
W. Han, S. M. Lindsay, M. Klakic, R. E. Harrington, Nature 386, 563 (1997)
S. J. Perkins, A. S. Nealis, B. J. Sutton, A. Feinstein, J. Mol. Biol. 221, 1345 (1991)
P. B. Sigler, Z. Xu, H. S. Rye, S. G. Burston, W. A. Fenton, A. L. Horwich, Annu. Rev. Biochem. 67, 581 (1998)
J. F. Hunt, A. J. Weaver, S. J. Landry, L. Gierasch, J. Deisenhofer, Nature 379, 37 (1996)
C. D. Frisbie, L. F. Rozsnyai, A. Noy, M. S. Wrighton, C. M. Lieber, Science 265, 2071 (1994)
A. Noy, C. H. Sanders, D. V. Vezenov, S. S. Wong, C. M. Lieber, Langmuir 14, 1508 (1998)
J. B. D. Green, M. T. McDermott, M. D. Porter, L. M. Siperko, J. Phys. Chem. 99, 10960 (1995)
A. Noy, C. D. Frisbie, L. F. Rozsnyai, M. S. Wrighton, C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 117, 7943 (1995)
A. Noy, D. V. Vezenoz, C. M. Lieber, Annu. Rev. Mater. Sci. 27, 381 (1997)
A. Noy, D. V. Vezenov, J. F. Kayyem, T. J. Meade, C. M. Lieber, Chem. Biol. 4, 519 (1997)
D. V. Vezenov, A. Noy, L. F. Rozsnyai, C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 119, 2006 (1997)
M. Rief, M. Gautel, F. Oesterhelt, J. M. Fernandez, H. E. Gaub, Science 276, 1109 (1997)
P. Hinterdorfer, W. Baumgertner, H. J. Gruber, K. Schilcher, H. Schindler, Proc. Natl. Acad. Sci. Am. 93, 3477 (1996)
H. Hiura, T. W. Ebbesen, K. Tanigaki, Adv. Mater. 7, 275 (1995)
S. S. Wong, A. T. Woolley, E. Joselevich, C. M. Lieber, Chem. Phys. Lett. 306, 219 (1999)
C.-L. Cheung, L. Chen, C. M. Lieber, unpublished results (2000)
E.-L. Florin, V. T. Moy, H. E. Gaub, Science 264, 415 (1994)
G. U. Lee, D. A. Kidwell, R. J. Colton, Langmuir 10, 354 (1994)
O. Livnah, E. A. Bayer, M. Wilchek, J. L. Sussman, Proc. Natl. Acad. Sci. Am. 90, 5076 (1993)
Author information
Authors and Affiliations
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2001 Springer-Verlag Berlin Heidelberg
About this chapter
Cite this chapter
Odom, T.W., Hafner, J.H., Lieber, C.M. (2001). Scanning Probe Microscopy Studies of Carbon Nanotubes. In: Dresselhaus, M.S., Dresselhaus, G., Avouris, P. (eds) Carbon Nanotubes. Topics in Applied Physics, vol 80. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/3-540-39947-X_8
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/3-540-39947-X_8
Published:
Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-540-41086-7
Online ISBN: 978-3-540-39947-6
eBook Packages: Springer Book Archive