Skip to main content
SpringerLink
Log in

Carbon Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications

  • Chapter
  • First Online:
Nanostructured Materials and Their Applications

Part of the book series: NanoScience and Technology ((NANO))

  • 1890 Accesses

Abstract

It is widely acknowledged that nanosciences and nanotechnologies are going to play an important role in our society and that they have the potential to create benefits in many technological areas including materials science, information technology as well as energy and the environment. The word “nano” is of Greek origin and means dwarf. The name reveals that we are dealing with materials and processing at fundamental length scales. Conventionally, nanotechnology involves processes and materials at length scales between 100 nm and 1 nm or below (1 nanometer is equal to 10− 9 m).

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Log in via an institution
Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 149.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 199.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD 199.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

References

  1. E. Osawa, Kagaku (Kyoto) 25, 854 (1970)

    Google Scholar 

  2. H. Kroto, J. Heath, S. O’Brien, R. Curl, R. Smalley, Nature 318(6042), 162 (1985)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. W. Kratschmer, L. Lamb, K. Fostiropoulos, D. Huffman, Nature 347(6291), 354 (1990)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. K. Kadish, R. Ruoff, Fullerenes: Chemistry, Physics and Technology (Wiley, New York, USA, 2000)

    Google Scholar 

  5. H. Shinohara, Rep. Prog. Phys. 63(6), 843 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. S. Stevenson, G. Rice, T. Glass, K. Harich, F. Cromer, M. Jordan, J. Craft, E. Hadju, R. Bible, M. Olmstead, K. Maitra, A. Fisher, A. Balch, H. Dorn, Nature 401(6748), 55 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. S. Yang, L. Dunsch, J. Phys. Chem. B 109(25), 12320 (2005)

    Article  Google Scholar 

  8. S. Yang, M. Kalbac, A. Popov, L. Dunsch, Chem. – A Eur. J. 12(30), 7856 (2006). DOI 10.1002/chem.200600261

    Google Scholar 

  9. R. Macfarlane, D. Bethune, S. Stevenson, H. Dorn, Chem. Phys. Lett. 343(3-4), 29(2001)

    Google Scholar 

  10. S. Stevenson, P. Fowler, T. Heine, J. Duchamp, G. Rice, T. Glass, K. Harich, E. Hajdu, R. Bible, H. Dorn, Nature 408(6811), 427 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. L. Dunsch, S. Yang, Small 3(8), 1298 (2007). DOI 10.1002/smll.200700036

    Google Scholar 

  12. T. Murphy, T. Pawlik, A. Weidinger, M. Hohne, R. Alcala, J. Spaeth, Phys. Rev. Lett. 77(6), 1075 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. A. Weidinger, M. Waiblinger, B. Pietzak, T. Murphy, Appl. Phys. A – Mater. Sci. Process. 66(3), 287 (1998)

    Google Scholar 

  14. T. Kaneko, S. Abe, H. Ishida, R. Hatakeyama, Phys. Plasmas 14(11) (2007). DOI 10.1063/1.2814049

    Google Scholar 

  15. K. Komatsu, M. Murata, Y. Murata, Science 307(5707), 238 (2005). DOI 10.1126/ science.1106185

    Google Scholar 

  16. Y. Murata, M. Murata, K. Komatsu, J. Am. Chem. Soc. 125(24), 7152 (2003). DOI 10.1021/ja0354162

    Article  Google Scholar 

  17. H. Okimoto, R. Kitaura, T. Nakamura, Y. Ito, Y. Kitamura, T. Akachi, D. Ogawa, N. Imazu, Y. Kato, Y. Asada, T. Sugai, H. Osawa, T. Matsushita, T. Muro, H. Shinohara, J. Phys. Chem. C 112(15), 6103 (2008). DOI 10.1021/jp711776j

    Google Scholar 

  18. T. Akasaka, S. Okubo, M. Kondo, Y. Maeda, T. Wakahara, T. Kato, T. Suzuki, K. Yamamoto, K. Kobayashi, S. Nagase, Chem. Phys. Lett. 319(1–2), 153 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. D. Leigh, J. Owen, S. Lee, K. Porfyrakis, A. Ardavan, T. Dennis, D. Pettifor, G. Briggs, Chem. Phys. Lett. 414(4–6), 307 (2005). DOI 10.1016/j.cplett.2005.08.090

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. T. Suetsuna, N. Dragoe, W. Harneit, A. Weidinger, H. Shimotani, S. Ito, H. Takagi, K. Kitazawa, Chem. – A Eur. J. 8(22), 5079 (2002)

    Google Scholar 

  21. P. Jakes, K. Dinse, C. Meyer, W. Harneit, A. Weidinger, Phys. Chem. Chem. Phys. 5(19), 4080 (2003)

    Article  Google Scholar 

  22. M. Kanai, K. Porfyrakis, A. Briggs, T. Dennis, Chem. Commun. (2), 210 (2004). DOI 10.1039/b310978h

    Google Scholar 

  23. A. Bartl, L. Dunsch, U. Kirbach, G. Seifert, Synth. Met. 86(1–3), 2395 (1997). International Conference on the Science and Technology of Synthetic Metals, Snowbird, UT, July 28–August 02, 1996

    Google Scholar 

  24. M.A.G. Jones, R.A. Taylor, A. Ardavan, K. Porfyrakis, G.A.D. Briggs, Chem. Phys. Lett. 428(4–6), 303 (2006). DOI 10.1016/j.cplett.2006.06.094

    Article  ADS  Google Scholar 

  25. E. Xenogiannopoulou, S. Couris, E. Koudoumas, N. Tagmatarchis, T. Inoue, H. Shinohara, Chem. Phys. Lett. 394(1–3), 14 (2004). DOI 10.1016/j.cplett.2004.06.093

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. R. Bolskar, A. Benedetto, L. Husebo, R. Price, E. Jackson, S. Wallace, L. Wilson, J. Alford, J. Amer. Chem. Soc. 125(18), 5471 (2003). DOI 10.1021/ja03400984

    Article  Google Scholar 

  27. D. Cagle, S. Kennel, S. Mirzadeh, J. Alford, L. Wilson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96(9), 5182 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. J.J. Yin, F. Lao, J. Meng, P.P. Fu, Y. Zhao, G. Xing, X. Gao, B. Sun, P.C. Wang, C. Chen, X.J. Liang, Mol. Pharmacol. 74(4), 1132 (2008). DOI 10.1124/mol.108. 048348

    Article  Google Scholar 

  29. W. Ma, C. Yang, X. Gong, K. Lee, A. Heeger, Adv. Funct. Mater. 15(10), 1617 (2005). DOI 10.1002/adfm.200500211

    Article  Google Scholar 

  30. R.B. Ross, C.M. Cardona, D.M. Guldi, S.G. Sankaranarayanan, M.O. Reese, N. Kopidakis, J. Peet, B. Walker, G.C. Bazan, E. Van Keuren, B.C. Holloway, M. Drees, Nat. Mater. 8(3), 208 (2009). DOI 10.1038/NMAT2379

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. G. Morley, B. Herbert, S. Lee, K. Porfyrakis, T. Dennis, D. Nguyen-Manh, R. Scipioni, J. van Tol, A. Horsfield, A. Ardavan, D. Pettifor, J. Green, G. Briggs, Nanotechnology 16(11), 2469 (2005). DOI 10.1088/0957-4484/16/11/001

    Google Scholar 

  32. B. Plakhutin, N. Breslavskaya, E. Gorelik, A. Arbuznikov, J. Mol. Struct.-Theorem 727(1–3), 149 (2005). DOI 10.1016/j.theochem.2005.02.031

    Google Scholar 

  33. H. Mauser, N. Hommes, T. Clark, A. Hirsch, B. Pietzak, A. Weidinger, L. Dunsch, Angew Chem Int Ed 36(24), 2835 (1997)

    Article  Google Scholar 

  34. A. Steane, Phys. Rev. Lett. 77(5), 793 (1996)

    Article  MATH  ADS  MathSciNet  Google Scholar 

  35. L. Vandersypen, M. Steffen, G. Breyta, C. Yannoni, M. Sherwood, I. Chuang, Nature 414(6866), 883 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. D. DiVincenzo, Fortschritte der physik-progress of Physics 48(9–11), 771 (2000)

    Article  MATH  Google Scholar 

  37. C. Bennett, D. DiVincenzo, Nature 404(6775), 247 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. J. Morton, A. Tyryshkin, A. Ardavan, K. Porfyrakis, S. Lyon, G. Briggs, J. Chem. Phys. 124(1) (2006). DOI 10.1063/1.2147262

    Google Scholar 

  39. W. Harneit, Phys. Rev. A 65(3, Part A), 032322 (2002). DOI 10.1103/PhysRevA.65

    Google Scholar 

  40. A. Ardavan, M. Austwick, S. Benjamin, G. Briggs, T. Dennis, A. Ferguson, D. Hasko, M. Kanai, A. Khlobystov, B. Lovett, G. Morley, R. Oliver, D. Pettifor, K. Porfyrakis, J. Reina, J. Rice, J. Smith, R. Taylor, D. Williams, C. Adelmann, H. Mariette, R. Hamers, Philos. Trans. R. Soc. Lond. Ser. A – Math. Phys. Eng. Sci. 361(1808), 1473 (2003). DOI 10.1098/rsta.2003.1214. Discussion Meeting of the Royal-Society, London, England, March 13–14, 2002

    Google Scholar 

  41. S. Benjamin, A. Ardavan, G. Andrew, D. Briggs, D. Britz, D. Gunlycke, J. Jefferson, M. Jones, D. Leigh, B. Lovett, A. Khlobystov, S. Lyon, J. Morton, K. Porfyrakis, M. Sambrook, A. Tyryshkin, J. Phys. Condens. Matter 18(21, Sp. Iss. SI), S867 (2006). DOI 10.1088/0953-8984/18/21/S12

    Google Scholar 

  42. R. Taylor, Lecture Notes on Fullerene Chemistry: A Handbook for Chemists (Imperial College Press, London, UK, 1999)

    Book  Google Scholar 

  43. A. Hirsch, M. Brettreich, F.B. Wudl, Fullerenes: Chemistry and Reactions (Wiley VCH, Weinheim, Germany, 2004)

    Book  Google Scholar 

  44. B. Pietzak, M. Waiblinger, T. Murphy, A. Weidinger, M. Hohne, E. Dietel, A. Hirsch, Chem. Phys. Lett. 279(5–6), 259 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. L. Franco, S. Ceola, C. Corvaja, S. Bolzonella, W. Harneit, M. Maggini, Chem. Phys. Lett. 422(1–3), 100 (2006). DOI 10.1016/j.cplett.2006.02.046

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. M. Jones, D. Britz, J. Morton, A. Khlobystov, K. Porfyrakis, A. Ardavan, G. Briggs, Phys. Chem. Chem. Phys. 8(17), 2083 (2006). DOI 10.1039/b601171c

    Article  Google Scholar 

  47. J. Zhang, J.J.L. Morton, M.R. Sambrook, K. Porfyrakis, A. Ardavan, G.A.D. Briggs, Chem. Phys. Lett. 432(4–6), 523 (2006). DOI 10.1016/j.cplett.2006.10.116

    Article  ADS  Google Scholar 

  48. J. Zhang, K. Porfyrakis, J.J.L. Morton, M.R. Sambrook, J. Harmer, L. Xiao, A. Ardavan, G.A.D. Briggs, J. Phys. Chem. C 112(8), 2802 (2008). DOI 10.1021/ jp711861z

    Google Scholar 

  49. B. Goedde, M. Waiblinger, P. Jakes, N. Weiden, K. Dinse, A. Weidinger, Chem. Phys. Lett. 334(1–3), 12 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  50. T. Wakahara, Y. Iiduka, O. Ikenaga, T. Nakahodo, A. Sakuraba, T. Tsuchiya, Y. Maeda, M. Kako, T. Akasaka, K. Yoza, E. Horn, N. Mizorogi, S. Nagase, J. Amer. Chem. Soc. 128(30), 9919 (2006). DOI 10.1021/ja062233h

    Article  Google Scholar 

  51. O. Lukoyanova, C.M. Cardona, J. Rivera, L.Z. Lugo-Morales, C.J. Chancellor, M.M. Olmstead, A. Rodriguez-Fortea, J.M. Poblet, A.L. Balch, L. Echegoyen, J. Amer. Chem. Soc. 129(34), 10423 (2007). DOI 10.1021/ja071733n

    Article  Google Scholar 

  52. Y. Takano, A. Yomogida, H. Nikawa, M. Yamada, T. Wakahara, T. Tsuchiya, M.O. Ishitsuka, Y. Maeda, T. Akasaka, T. Kato, Z. Slanina, N. Mizorogi, S. Nagase, J. Amer. Chem. Soc. 130(48), 16224 (2008). DOI 10.1021/ja802748q

    Article  Google Scholar 

  53. T. Akasaka, T. Kono, Y. Takematsu, H. Nikawa, T. Nakahodo, T. Wakahara, M.O. Ishitsuka, T. Tsuchiya, Y. Maeda, M.T.H. Liu, K. Yoza, T. Kato, K. Yamamoto, N. Mizorogi, Z. Slanina, S. Nagase, J. Amer. Chem. Soc. 130(39), 12840+ (2008). DOI 10.1021/ja802156n

    Google Scholar 

  54. J. Lindsey, New J. Chem. 15(2–3), 153 (1991)

    Google Scholar 

  55. B. Smith, M. Monthioux, D. Luzzi, Nature 396(6709), 323 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  56. K. Hirahara, K. Suenaga, S. Bandow, H. Kato, T. Okazaki, H. Shinohara, S. Iijima, Phys. Rev. Lett. 85(25), 5384 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  57. J.H. Warner, A.A.R. Watt, L. Ge, K. Porfyrakis, T. Akachi, H. Okimoto, Y. Ito, A. Ardavan, B. Montanari, J.H. Jefferson, N.M. Harrison, H. Shinohara, G.A.D. Briggs, Nano Lett. 8(4), 1005 (2008). DOI 10.1021/nl0726104

    Google Scholar 

  58. F. Simon, H. Kuzmany, H. Rauf, T. Pichler, J. Bernardi, H. Peterlik, L. Korecz, F. Fulop, A. Janossy, Chem. Phys. Lett. 383(3–4), 362 (2004). DOI 10.1016/j.cplett. 2003.11.039

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. A. Khlobystov, D. Britz, J. Wang, S. O’Neil, M. Poliakoff, G. Briggs, J. Mater. Chem. 14(19), 2852 (2004). DOI 10.1039/b404167d

    Article  Google Scholar 

  60. S. Toth, D. Quintavalle, B. Nafradi, L. Korecz, L. Forro, F. Simon, Phys. Rev. B 77(21) (2008). DOI 10.1103/PhysRevB.77.214409

    Google Scholar 

  61. J. Theobald, N. Oxtoby, M. Phillips, N. Champness, P. Beton, Nature 424(6952), 1029 (2003). DOI 10.1038/nature01915

    Google Scholar 

  62. S. Griessl, M. Lackinger, F. Jamitzky, T. Markert, M. Hietschold, W. Heckl, J. Phys. Chem. B 108(31), 11556 (2004). DOI 10.1021/jp049521p

    Google Scholar 

  63. D.S. Deak, F. Silly, K. Porfyrakis, M.R. Castell, J. Amer. Chem. Soc. 128(43), 13976 (2006). DOI 10.1021/ja0634369

    Article  Google Scholar 

  64. A.K. Geim, K.S. Novoselov, Nat. Mater. 6(3), 183 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone, Science 321(5887), 385 (2008). DOI 10.1126/ science.1157996

    Google Scholar 

  66. K. Novoselov, A. Geim, S. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. Dubonos, I. Grigorieva, A. Firsov, Science 306(5696), 666 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  67. Y. Hernandez, V. Nicolosi, M. Lotya, F.M. Blighe, Z. Sun, S. De, I.T. McGovern, B. Holland, M. Byrne, Y.K. Gun’ko, J.J. Boland, P. Niraj, G. Duesberg, S. Krishnamurthy, R. Goodhue, J. Hutchison, V. Scardaci, A.C. Ferrari, J.N. Coleman, Nat. Nanotechnol. 3(9), 563 (2008). DOI 10.1038/nnano.2008.215

    Google Scholar 

  68. C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A.N. Marchenkov, E.H. Conrad, P.N. First, W.A. de Heer, Science 312(5777), 1191 (2006). DOI 10.1126/science.1125925

    Google Scholar 

  69. A. Reina, X. Jia, J. Ho, D. Nezich, H. Son, V. Bulovic, M.S. Dresselhaus, J. Kong, Nano Lett. 9(1), 30 (2009). DOI 10.1021/nl801827v

    Google Scholar 

  70. X. Li, W. Cai, J. An, S. Kim, J. Nah, D. Yang, R. Piner, A. Velamakanni, I. Jung, E. Tutuc, S.K. Banerjee, L. Colombo, R.S. Ruoff, Science 324(5932), 1312 (2009). DOI 10.1126/science.1171245

    Google Scholar 

  71. K. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, T. Booth, V. Khotkevich, S. Morozov, A. Geim, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 102(30), 10451 (2005). DOI 10.1073/pnas.0502848102

    Google Scholar 

  72. K. Novoselov, A. Geim, S. Morozov, D. Jiang, M. Katsnelson, I. Grigorieva, S. Dubonos, A. Firsov, Nature 438(7065), 197 (2005). DOI 10.1038/nature04233

    Google Scholar 

  73. Y. Zhang, Y. Tan, H. Stormer, P. Kim, Nature 438(7065), 201 (2005). DOI 10.1038/ nature04235

    Google Scholar 

  74. X. Du, I. Skachko, A. Barker, E.Y. Andrei, Nat. Nanotechnol. 3(8), 491 (2008). DOI 10.1038/nnano.2008.199

    Article  ADS  Google Scholar 

  75. K.S. Novoselov, Z. Jiang, Y. Zhang, S.V. Morozov, H.L. Stormer, U. Zeitler, J.C. Maan, G.S. Boebinger, P. Kim, A.K. Geim, Science 315(5817), 1379 (2007). DOI 10.1126/science.1137201

    Google Scholar 

  76. J.C. Meyer, C.O. Girit, M.F. Crommie, A. Zettl, Nature 454(7202), 319 (2008). DOI 10.1038/nature07094

    Google Scholar 

  77. J.H. Warner, M.H. Ruemmeli, L. Ge, T. Gemming, B. Montanari, N.M. Harrison, B. Buechner, G.A.D. Briggs, Nat. Nanotechnol. 4(8), 500 (2009). DOI 10.1038/ NNANO.2009.194

    Article  ADS  Google Scholar 

  78. S. Niyogi, M. Hamon, H. Hu, B. Zhao, P. Bhowmik, R. Sen, M. Itkis, R. Haddon, Acc. Chem. Res. 35(12), 1105 (2002). DOI 10.1021/ar010155r

    Article  Google Scholar 

  79. J.H. Warner, F. Schaeffel, G. Zhong, M.H. Ruemmeli, B. Buechner, J. Robertson, G.A.D. Briggs, ACS Nano 3(6), 1557 (2009). DOI 10.1021/nn900362a

    Google Scholar 

  80. M. O’Connell, S. Bachilo, C. Huffman, V. Moore, M. Strano, E. Haroz, K. Rialon, P. Boul, W. Noon, C. Kittrell, J. Ma, R. Hauge, R. Weisman, R. Smalley, Science 297(5581), 593 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  81. L. Radushkevich, V. Lukyanovich, Zurn Fisic Chim 26, 88 (1952)

    Google Scholar 

  82. S. Iijima, Nature 354(6348), 56 (1991)

    Article  ADS  Google Scholar 

  83. T. Ebbesen, P. Ajayan, Nature 358(6383), 220 (1992)

    Article  ADS  Google Scholar 

  84. T. Guo, P. Nikolaev, A. Rinzler, D. Tomanek, D. Colbert, R. Smalley, J. Phys. Chem. 99(27), 10694 (1995)

    Article  Google Scholar 

  85. T. Guo, P. Nikolaev, A. Thess, D. Colbert, R. Smalley, Chem. Phys. Lett. 243(1–2), 49 (1995)

    Article  Google Scholar 

  86. M. Joseyacaman, M. Mikiyoshida, L. Rendon, J. Santiesteban, Appl. Phys. Lett. 62(6), 657 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  87. M.S. Arnold, A.A. Green, J.F. Hulvat, S.I. Stupp, M.C. Hersam, Nat. Nanotechnol. 1(1), 60 (2006). DOI 10.1038/nnano.2006.52

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Department of Materials, University of Oxford, Parks Road, Oxford, OX1 3PH, UK

    Kyriakos Porfyrakis & Jamie H. Warner

Authors
  1. Kyriakos Porfyrakis
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Jamie H. Warner
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Kyriakos Porfyrakis .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. , Lab for Thin Films-Nanosystems, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, 54124, Greece

    Stergios Logothetidis

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2012 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Porfyrakis, K., Warner, J.H. (2012). Carbon Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications. In: Logothetidis, S. (eds) Nanostructured Materials and Their Applications. NanoScience and Technology. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-22227-6_2

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation